2025年高考太陽能小實驗

　　1.太陽能的含義

　　根據天文學的觀測和天體物理學的理論計算，人們知道絕大多數恒星的能量來自熱核反應，太陽也是如此。太陽從星際氣體形成后，接著便發生引力收縮，使其中心部分溫度急劇升高，于是先后陸續發生與其溫度、密度和氣體組成相對應的各種熱核反應。地球上所接收的太陽能就來自熱核反應所釋放的能量。

　　廣義的太陽能資源，不僅包括直接投射到地球表面上的太陽輻射能，而且包括像水能、風能、海洋能、潮汐能等間接的太陽能資源，還應包括通過綠色植物的光合作用所固定下來的能量即生物質能。例如，現在廣泛開采并使用的煤炭、石油、天然氣等等，就是古老的太陽能資源的產物，即由千百萬年前動植物所吸收的太陽輻射能轉換而成的。水能是由水位的高差所產生的，由于受到太陽輻射的結果，地球表面上（包括海洋）的水分被加熱而蒸發，形成雨云在高山地區降水后，即形成水能的主要來源。風能是由于受到太陽輻射的強弱程度不同，在大氣中形成溫差和壓差，從而造成空氣的流動所產生的。總之，嚴格說來，除了地熱能和原子核能以外，地球上的所有能源全部來自太陽能。

　　2.太陽能的優點

　　(1)數量巨大據計算，到達地球大氣上界的太陽輻射功率高達1.73×1017瓦。這個數字意味著什么呢？它相當于1.73億個百萬千瓦級的大型發電廠所發出的功率的總和。可見其數量是相當大的。

　　(2)時間長久根據恒星演化的理論，太陽按照目前的功率輻射能量的時間大約可以持續100億年。而人類形成的歷史大約為100萬年，與太陽的壽命相比，可以說只是“彈指一揮間”。所以，太陽能可以說是“取之不盡，用之不竭”的。

　　(3)普照大地用通俗的話說，太陽能是“送貨上門”，并且是大公無私、不偏不倚的。它分布廣闊，獲取方便。盡管由于地理和氣象條件的差異，各地可以利用的太陽能資源多少有所不同，但它既不需要開采和挖掘，又不需要運輸，這就節省了大量的資金。開采煤和石油就不能避免這些弊端。

　　(4)清潔干凈目前人類所利用的常規能源，包括煤、石油、核能等，要么污染大氣，要么污染水源，都對環境造成污染。而太陽能安全衛生，對環境毫無污染，可以當之無愧地稱為“清潔能源”。這是太陽能所獨有的優點，遠非其他任何能源可比擬的。

　　3.太陽能使用中的問題

　　(1)強度弱雖然到達地球的太陽能總量十分巨大，但它的強度卻是相當弱的。也就是說，在單位時間內投射到單位面積上的的太陽能很少。

　　(2)不穩定大家都有這樣的經驗：早晨和傍晚陽光較弱，正午陽光最強。夏季的太陽輻射強度又遠遠高于冬季。這些都使得太陽能不夠穩定。

　　(3)不連續太陽能最大的弱點就是它的不連續性。任何地方只有在白晝才能接收到太陽輻射。對于地球上絕大部分地區，平均說來，一年總有近一半的時間處于黑暗之中，這就限制了太陽能的利用。

　　太陽能既有許多常規能源所沒有的優點，也存在它本身所固有的缺點。在利用太陽能時，應該充分利用它的優點，同時盡量避免和克服它的缺點，只有這樣，才能最大限度地發揮它的效能和威力。

　　4.太陽能的利用

　　太陽能的光—熱轉換這是目前技術最成熟、成本最低廉、因而應用最廣泛的形式。其基本原理是將太陽輻射能量收集起來，用以加熱物體。目前使用得較多的太陽能收集裝置有平板型集熱器和聚焦型集熱器兩種。

　　太陽能的光—電轉換太陽能的大規模利用，主要是用于發電。太陽能發電有兩種方式。一種是光—熱—電轉換方式，利用太陽能集熱器收集的熱能將工質汽化，再驅動汽輪機發電。另一種是光—電直接轉換方式，其基本原理是利用光電效應，將太陽輻射直接轉換成電能。日常常用的是硅太陽能電池。從長遠來看，隨著太陽能電池制造技術的改進，它將是利用太陽輻射能的比較切實可行的方法，可為人類未來大規模利用太陽能開辟廣闊的前景。

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