地球|宇宙之源和生命之光:氢
氢是宇宙中最古老的元素 , 太阳诞生之前它就已经存在了;宇宙一切物质都出自于氢;水中有它 , 太阳的能量来源于它 , 将来地球的能源也指望它 。 让我们一起来了解氢的奇妙 。
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宇宙元素之母
氢在地球上似乎不太起眼 , 地壳里的氢大约只占总质量的1% , 大气里的氢也只占大气总体积的二百万分之一 。 然而 , 放眼整个宇宙 , 氢却是最主要的元素 , 氢原子占了整个宇宙原子数的88.6% , 在宇宙中无处不在 。 氢也是诞生最早的元素 , 科学家们普遍认为 , 宇宙大爆炸之后生成了中子和质子 , 中子和质子结合成原子核 , 原子核捕获电子形成氢原子 。 许多氢原子通过引力作用 , 不断发生聚变反应 , 释放出巨大能量 , 催生了第一代恒星 。 后来 , 通过恒星对氢元素的不断“加工” , 形成其他各种元素 , 才有了今天多姿多彩的宇宙和生机盎然的地球 。
氢就在水中
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水分子的化学式是H2O , 其中H代表氢原子 , O代表氧原子 , 也就是说 , 每个水分子都是由2个氢原子和1个氧原子结合成的 。 生命离不开水 , 加上氢是能量之源 , 氢可真是生命的亲密伙伴 。
生命能量的来源
【地球|宇宙之源和生命之光:氢】
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地球上一切生命所需的能源全部来自于太阳氢聚变释放的能量 。 太阳中的氢元素含量至今都十分丰富 , 其质量占到太阳总质量的71% 。 在太阳内部高温高压的环境中 , 大量氢原子发生聚变反应 , 释放出巨大能量 , 并以光和热的形式向周围辐射开来 , 使地球生命的生存和繁衍成为可能 。
最轻的气体
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氢气是世界上已知密度最小的气体 , 即在同等体积下 , 氢气是质量最轻的气体 , 因此 , 大气里的氢气含量不高 , 而且大多集中在大气层顶部 。 以前 , 人们曾用氢气来填充飞艇、氢气球 , 但当氢气与氧气混合达到一定比例时 , 气体遇到静电、明火或电火花就很容易燃烧或爆炸 , 十分危险 , 因此氢气不再作为填充气体 , 而被不易燃烧的氦气取代 。
优秀的能源
随着化石燃料日益枯竭 , 人类急需找到一种高效、安全、清洁而且储量丰富的新能源 , 氢就是一位优秀的候选者 。 首先 , 它完全燃烧后产生的能量很高 , 每燃烧1千克氢气可产生14万千焦的热量 , 可供一辆小汽车行驶大约40千米 , 同等质量的汽油只能让小汽车行驶大约13千米;其次 , 氢气在氧气中燃烧只产生水 , 不会产生其他污染环境的物质 , 非常清洁、环保;而且 , 氢气燃烧生成的水也是人类赖以生存的资源 , 可以循环利用;最后 , 氢气很容易获得 , 因为水中就有氢 , 可以说 , 一旦技术成熟 , 氢能源几乎是用之不竭的 。
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有人还设想 , 当人类在太空旅行时 , 如果没有能源了 , 也可以从太空中随处获得氢 , 但目前技术上还无法做到 。
给汽车加点氢气
2014年 , 一家日本的汽车制造公司研发出了世界上第一款氢能源汽车 , 每次只需要充气3分钟 , 就可行驶600千米以上的距离 , 不比现在普通汽车满油的行车距离少 。 该公司还生产出氢能源公交车 , 并已在日本投入使用 。
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