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二十一世纪中小学生素质教育文库能源材料
能源、材料与人类生活

能源和材料伴随着人类活动的每一步,可以说人类的历史是对能源和材
料发现、利用的历史。大自然为人类提供了丰富的水、煤、石油、天然气、
金属⋯⋯人类依靠它们创造了辉煌的地球文明。
在人类发展史的早期阶段,直接获取的自然财富被用于满足最简单的需
要。自然财富、原料、材料、产品阶段几乎是协调一致的。由于没有分工,
并且只不过是满足自身的直接需要,所以精加工的劳动比重很小。随着分工
程度深化,对在自然界寻觅到的原始材料进行加工的兴趣提高了。此后,长
期以来所形成的社会关系,不断提供新的途径来更多地生产消费品和改善居
住条件。如果人类想要改善生活条件,那么无论在哪个社会阶段,都必须以
发展技术及与此相联系的材料使用为前提。人身体上的“工具”、“发动设
备”和感官均有局限性,如果没有相应数量、质量、形式和布局的一定材料,
没有必要的知识和技能,人类便会停留在原始阶段。
数百万年前,人类摆脱了动物界,开始有意识地使用石头。除了骨头之
外,石头是人类最早使用的材料之一。起初这种材料造型粗糙,但后来经过
加工,使人类得以掌握多倍于体力的力量,人类被迫发展那些在环境斗争中
取胜的能力。人类先是用石头和骨头制成简单、基本的工具来补充手掌、手
指、指甲和牙齿的功能。这些工具是手握的。当他们获得了不仅使用原始石
头,而且进行加工的能力后,几乎等于完成了一次革命。当人类约在万年
前使用火时,石料的价值就更大了。人类是由劳动创造的,劳动又是从制造
工具开始的。在已经发现的旧石器时代的人类遗址里,可以看到我们的祖先
用石头打磨制成的石刀、石斧、刮削器等,这些就是人类早期曾经用过的工
具。劳动工具的出现,也带来了社会物质和人类文明的进步。
石器的使用历史最为漫长,达二、三百万年之久。后来由于生产力的发
展,我们的祖先在不断改进石器和寻找石料的劳动中,发现了天然铜块(自
然铜),把它加热锻打,加工成各种器物。铜首次被有意识地用来作为材料。
后来又发现把锡矿石加到铜里一起熔炼,制成的物品更加坚韧耐磨,这就是
青铜。一般来说,原始的农业、手工业和文字是青铜时代的特征。
铁的出现,在很大程度上与陨铁的发现有关,但铁矿开采可能与铜矿开
采有关。铁加工曾有技术中心,一个中心是西亚,另一个中心是中国。在那
里,当时正向最早期的机械过渡(使用动物和水轮作动力的最老的机器),
直到、世纪的工业革命才从数量和规模上超越了这个阶段。越来越多的
手工业者能自力开采和加工金属,少数锻工场有加工和制作最精良铜材的技
术。淬火钢获得了声誉,古代称之为塞乐铁。为获得熔化金属矿石达到的温
度,使用了木炭。但如果没有充分的氧气,木炭最高只能达到℃,被熔
碴污染的初级产品在炽热状态下加以锤打,使其净化,从而可得到可锻铁。
根据考古挖掘和现有的文献来判断,铁在公元前世纪最终占据了统治地
位。
而蒸汽机的发明使人类进入了现代工业社会,由它所带来的财富是以往
任何时代所不能相比的,而石油的发现又为现代工业注入了新的血液,使其
以惊人的速度发展,揭开了人类生活崭新的一页。
然而,大自然所给予人类的财富并不是无限的。
随着经济的发展和能源材料消耗量的大幅度增长,首先是能源的储量、
生产和使用之间的矛盾将会日益突出,成为世界各国面临的亟待解决的重大
问题之一。
现在,能源已向人类发出了挑战。据专家们估计,在前面提到过的世界
常规能源中,除煤炭因为储量较多尚可维持较长时间外,目前已探明的石油
储量将于年左右开采完毕;一些工业发达国家的天然气也将在年
被用完;而发展中国家在年也将会发生天然气短缺。另外,煤炭资源虽
然较丰富,但是直接使用煤炭既不能充分利用它的能量和资源,还会对环境
造成污染。
面对能源紧张情况,世界各国除了充分利用现有的传统能源外,都在大
力研究开发新能源。同时,在开发新能源之际,人们还在寻求各种方法、采
取各种措施节约能源,并防止或减轻对环境的污染。
于是,水能、风能、太阳能成为人们研究的热点并开始为人类服务;一
种崭新的能源——核能也进入人类的生活且发挥着不可替代的作用。
自然界所给予的原材料也越来越无法满足现代工业的需要。在寻找新能
源的同时,人们也在努力开发新的材料。于是,人工复合材料诞生了。新能
源、新材料的利用,揭开了人类历史灿烂的一页。

发展中的能源和材料

清洁、高热值的燃料

石油是现代世界一次能源消费构成中的主要能源,据年的资料统
计,石油在世界一次能源消