淺析能源技術對工業革命影響

許一格

摘 要：能源是人類社會發展和進步所必需的重要物質基礎，縱觀人類社會發展的歷史，人類文明的每一次重大進步都伴隨著能源的改進和更替。能源的開發利用極大地推進了世界經濟和人類社會的發展。本文從高中生視角分析能源技術對工業革命以及現代社會的影響。

關鍵詞：能源技術；社會發展；工業革命

中圖分類號：G12 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2017）03-0207-01

自遠古時代對火的利用，就揭開了人類對能源開發與利用的歷史。一部人類社會的發展史也就是一部人類認識能源、利用能源史。18世紀蒸汽機的發明，引發了世界性的工業革命；19世紀電能的大量使用，將人類社會推進到現代文明時代；20世紀以來的新能源發現和利用，為人類的明天描繪燦爛的藍圖?？梢哉f，人類社會的發展進步離不開能源物理科學的發展進步。

1 能源技術推動的工業革命

1.1 一次能源推動工業革命

以英國的蒸汽機發明為主要代表的第一次工業革命實現了從手工業到機器工業的轉變，尤其是瓦特改造出來的真正意義上的蒸汽機，為機器提供了更加便利的動力來源，極大推動了機器的普及和發展，推動人類文明社會的進步。第一次工業革命本質上是對柴薪、煤炭等一次能源的直接利用，使自然界中的生物能轉換成熱能，再由熱能轉換成機械能，人類社會由此進入了“蒸汽時代”[1]。

1.1.1 蒸汽機技術

蒸汽機的工作原理是把蒸汽的能量轉換成做機械功的往復式動力機械。為其提供的動力是高壓蒸汽，蒸汽來自于使水沸騰產生高壓蒸汽的鍋爐，鍋爐的燃料能源可以使用柴薪、煤炭、石油、天然氣或者垃圾等一次能源。整個動力生產過程是在高壓蒸汽鍋爐中完成的，讓燃料能源燃燒水使其沸騰產生高壓蒸汽，高壓蒸汽通過管道會被送到汽缸，通過調節閥門可控制高壓蒸汽傳送到汽缸的時間，然后進入到主閥室，經過調節控制，高壓蒸汽交替進入氣缸的左側及其右側，推動整個活塞發生運動。蒸汽機往復運動過程，提供了源源不斷的動力。

1.1.2 瓦特蒸汽機的應用及對社會的影響

以一次能源為燃料的蒸汽機的發明，對人類文明影響巨大。首先，以人力、馬力等作為動力源的傳統交通行業發生天翻地覆的變化。以蒸汽機為動力的蒸汽機車、蒸汽火車、蒸汽汽船等交通工具不斷被發明出來。其次，蒸汽機的出現極大地推進了生產方式的跨越式進步。蒸汽機被廣泛應用于紡織、機械、化工、冶金、采礦等工業，跨越了人類社會以水力、畜力以及人力等作為主要動力的時代，開辟了人類社會以蒸汽機為動力的大機器新時代，大大提高了生產效率。在一次能源利用的基礎上，人類社會進入了工業經濟時代。

1.2 二次能源使人類社會進入電氣時代

在蒸汽機推動人類社會不斷進步的進程中，法拉第發現了電磁感應現象即電力。電力的產生、傳輸以及使用方式更加便捷高效，電能在工業中取代了蒸汽機，電力供電下的明亮燈泡顛覆了人類的生活方式，生活電器給人們帶來了極大的便捷性，電通信更是拉近了人與人之間的距離，改變了整個世界的面貌，人類社會開始邁入“電氣時代”[2]。

1.2.1 電磁感應現象

高中物理知識是這樣定義電磁感應現象的，導體放在磁通量變化的場中，會產生電動勢，這個電動勢稱為感應電動勢或者感生電動勢。當磁通量變化的場中的導體閉合成回路時，電動勢會使電子流動，產生感應電流。當然，如果這個閉合回路為一個多匝線圈，就是發電機的原型。感應電流的產生原因在于閉合回路中一部分電路在做切割磁感線運動時，就等于電路的一部分內的自由電子在磁場中不沿磁感線方向的運動。因此，自由電子在洛倫茲力的作用下，會在導體內定向運動，這樣就會產生感應電流。當然，如果不是閉合回路，兩端就會積聚電荷產生感應電動勢。

1.2.2 電能的應用及對社會的影響

以二次能源電能的出現，發電機和電動機廣泛應用于工業及其日常生活，推動了人類社會進入電氣時代。首先，電動機把電能轉化成機械能，電力替代蒸汽機，成為帶動機器的新動力。制造業中電氣機械設備，包括機床、沖床、切割機等自動化生產線，在電動機的帶動下，使生產效率更高，生產精度更準確。其次，電力技術照亮了世界和推動了電訊事業的空前發展。人類社會出現了五光十色的霓虹燈，留聲機給人類社會帶來音樂，電話機拉近人類的距離，電影更是多種藝術的綜合，更是視覺和聽覺上的藝術享受。由此可見，電能等二次能源的利用，革新了人類社會的生活方式，改變了社會的生活面貌。

2 新能源的革命

新能源能夠代替傳統化石類能源，彌補石油、天然氣資源的短缺問題，增加能源供給，滿足能源需求，保障能源安全。當前社會迫切需要新能源技術來滿足日益增長的能源消費需求，減少溫室氣體排放，建設環境友好型社會。

例如，納米材料技術的利用，可使太陽能發電成本再降低40%，使其成為一種廉價能源。石墨烯的優異性能使其必將成為人類能源發展史上繼石油之后的第二個“黑金”，納米技術的發展創新加快了電池存儲技術的突破。近期基于石墨烯等超材料電池技術的研究更是取得重要發展，若適用于大規模量產的快充電、高續航、高耐用電池技術實現突破，新能源時代將加快到來。美國的特斯拉以及我國的比亞迪新能源電動車采用鋰離子電池已能夠提供400km的續航能力。

新能源的發展應用已經進入黃金期，新能源科技迅猛發展強力推動“新能源時代”的加快到來，新能源革命的到來可能會超過預期。

參考文獻

[1]王建新.淺談傳統能源在社會發展進程中的影響[J].城市建設理論研究：電子版，2012，（11）.

[2]鄒才能.能源革命：從化石能源到新能源[J].天然氣工業：2016，（1）.