質(zhì)能定律和環(huán)境法則

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1、質(zhì)能定律和環(huán)境法則物質(zhì)(matter)是任何具有質(zhì)量和佔(zhàn)有空間的東西，是組成所有東西的原料。能量(energy)是一個(gè)比較難捉摸的概念，可以定義為做功的能力，或因推拉某種形態(tài)的物質(zhì)而使其產(chǎn)生改變的能力，是你和所有生物用來(lái)移動(dòng)周圍物質(zhì)並改變其形態(tài)的力量。物質(zhì)和能量的使用和轉(zhuǎn)換由特定的科學(xué)定律所控制，這些基本的物質(zhì)和能量定律，可幫助了解許多的環(huán)境問(wèn)題，並協(xié)助評(píng)估這些問(wèn)題的解決方法o1.物質(zhì)不滅定律:物有所歸人們提到過(guò)消耗或用盡原料資源2但是實(shí)際上我們並沒有消耗任何的物質(zhì)。我們只是暫時(shí)借用地球上的資源，將它們從地球取出，帶至另一個(gè)地點(diǎn)，加工使用，然後丟棄，再使用或再循

2、環(huán)。在物質(zhì)使用的過(guò)程中，我們可能改變它的形態(tài)，但是在任何情況下我們都不能創(chuàng)造或破壞物質(zhì)原有的力量。這個(gè)結(jié)果來(lái)自物質(zhì)不滅定律：在任何物理或化學(xué)的轉(zhuǎn)變中，物質(zhì)都不會(huì)被創(chuàng)造或毀滅，只是會(huì)從一個(gè)形態(tài)轉(zhuǎn)變成另一個(gè)形態(tài)。這個(gè)定律告訴我們沒有所謂的「消失」o任何我們認(rèn)為已經(jīng)丟棄的東西，實(shí)際上仍以另外一種形態(tài)存在著。我們利用靜電除塵器等裝置，能夠收集從工廠煙囪排出來(lái)的灰塵和煤灰，但是這些固體廢物仍然需要有一個(gè)堆置的地方，而且剩下的微小粒子比被除去的固體大粒子更具有損害性。我們需要收集垃圾以維持生活環(huán)境的清潔，但是這些廢物不會(huì)自動(dòng)消失掉，我們可能會(huì)把它燃燒(也許造成空氣污染)或傾

3、倒至河川、湖泊、海洋(也許會(huì)造成水污染)，或在陸地上掩埋(也許會(huì)造成土壤污染，若廢物被沖刷或經(jīng)由土壤滲透至地下水，還會(huì)造成地下水污染)o我們可以使用電動(dòng)車來(lái)代替汽車以減低空氣污染，但是因?yàn)殡姵氐碾姇?huì)用?盡，所以這些電動(dòng)車必須每天充電，我們就必須建造更多的發(fā)電廠。假如這些發(fā)電廠燃煤，將會(huì)增加空氣中更多而且或許更具危險(xiǎn)性的污染物；更多的土地將因開採(cǎi)煤礦而傷痕累累，更多的水源將因由煤礦裂縫中滲入的酸性物質(zhì)而受污染。我們可以使用核子電廠來(lái)提供所需要的電力，但是我們卻冒著放射性物質(zhì)釋放到環(huán)境中的危險(xiǎn)。雖然我們可以使環(huán)境更乾淨(jìng)，但是物質(zhì)不滅定律顯示：人們總是面對(duì)某類的污染。

4、這意味著人們常須以一種形態(tài)的污染去換取另一種形態(tài)的污染，這種交換過(guò)程牽涉到科學(xué)、政治、經(jīng)濟(jì)和道德判斷的抉擇：危險(xiǎn)的污染水準(zhǔn)是甚麼？污染必須管制到甚麼程度？以及我們願(yuàn)意花費(fèi)多少金錢來(lái)降低污染量至無(wú)害水準(zhǔn)o2.能量第一定律:有所得就有付出科學(xué)家通常將能量分成位能(potentialenergy)及動(dòng)能(kineticenergy)o動(dòng)能是因?yàn)槲镔|(zhì)的移動(dòng)所具有的能量。一個(gè)物體的位置所儲(chǔ)存的能量稱做位能。一塊巖石如果掉落，它所儲(chǔ)存的位能將會(huì)釋出並且轉(zhuǎn)化為動(dòng)能(以機(jī)械能和熱的形態(tài))?；瘜W(xué)能是儲(chǔ)存在分子鍵中，例如食物和燃料中所儲(chǔ)存的能量。做功牽涉到能形態(tài)的轉(zhuǎn)變，當(dāng)你快速摩擦

5、雙手就會(huì)感到暖和，那是因?yàn)槟Σ恋幕瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變成熱；當(dāng)你要拿起一本書時(shí)，儲(chǔ)存在你身體中的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能，使你的手臂移動(dòng)而舉起書本，並且還轉(zhuǎn)化成熱從你的身體釋出。6在汽車的引擎中，儲(chǔ)存在汽油裡的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能以推動(dòng)汽車並且產(chǎn)生熱。電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能和熱，在發(fā)電廠中，由化石燃料產(chǎn)生的化學(xué)能或由鈾核子燃料產(chǎn)生的核能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能和熱量，機(jī)械能用來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)渦輪使轉(zhuǎn)化成電能和更多的熱量，當(dāng)電能到達(dá)普通燈泡的燈絲時(shí)，就轉(zhuǎn)變成光和更多的熱。注意在所有能的轉(zhuǎn)換中，總有部分的能量以熱的方式喪失在周圍的環(huán)境中。從上述例子中，可見任何物理和化學(xué)過(guò)程中，能量不會(huì)被創(chuàng)造或毀滅，而只是從

6、一個(gè)形態(tài)轉(zhuǎn)變成另一個(gè)形態(tài)。一個(gè)系統(tǒng)或物質(zhì)集合體喪失的能量必須與周圍環(huán)境獲得的能量相等。這個(gè)能量定律適用於所有的系統(tǒng)，不論是生物或非生物體。能量不滅定律在環(huán)境學(xué)的含義，是指出以能量的量而言，我們不可能不勞而獲。即“天下沒有白吃的午餐”，例如我們常聽說(shuō)從世界的石油、煤、天然氣和核子燃料(如鈾)礦床中，我們可以得到許多的能量，但是熱力學(xué)第一定律告訴我們，可以獲得的能量比所估計(jì)的要少。因?yàn)槲覀儽仨毣ㄙM(fèi)能量去取得這些能量。我們必須使用大量的能量去尋找、取出和處理這些燃料。我們能夠依賴的能量只是淨(jìng)能(netenergy)，這是將資源中的總能量減去取得能量必須花費(fèi)的能所剩下的

7、可用能o3.能量第二定律：你不可能不賺也不賠根據(jù)能量第一定律顯示能量不可能被創(chuàng)造成毀滅，因此也許你會(huì)認(rèn)為我們總是會(huì)有足夠的能量。但是能量有高低品位之分，一塊煤或一桶汽油中的化學(xué)位能和具有高溫的集中熱能都是高品位能量的形態(tài)，因?yàn)樗麄兪羌械?，所以具有移?dòng)或改變物質(zhì)的有效作功的能力。相反地，分散或較不集中的低溫?zé)崮苣軌蜃鞴Φ哪芰托《嗔?。在研究過(guò)成千上百個(gè)熱能在作功過(guò)程中的轉(zhuǎn)變後，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)能量總是會(huì)退化成較分散和較無(wú)用的形態(tài)，通常是變成熱發(fā)散至周圍環(huán)境中。這是能量第二定律的概念，或稱為能量第零定律。因?yàn)槟芰康钠肺粫?huì)在使用過(guò)程中逐漸降低，所以地球上集中、有用的能量供

8、應(yīng)將漸漸枯竭。在汽車內(nèi)燃