現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論培訓(xùn)課件

現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論一、數(shù)學(xué)(一)純粹數(shù)學(xué)的主要趨勢1、現(xiàn)代數(shù)學(xué)研究的三大方向：(1)純粹數(shù)學(xué)的主要趨勢；(2)應(yīng)用數(shù)學(xué)的發(fā)展和計(jì)算機(jī)的影響；(3)現(xiàn)代數(shù)學(xué)成果及特征。2、20世紀(jì)的序幕：1900年8月，德國數(shù)學(xué)家希爾伯特在巴黎國際數(shù)學(xué)家大會(huì)上作了題為《數(shù)學(xué)問題》的著名演講。提出了23個(gè)數(shù)學(xué)問題。這些問題的研究與解決大大推動(dòng)了數(shù)理邏輯、幾何基礎(chǔ)、群論、數(shù)學(xué)物理、數(shù)論、概率論、函數(shù)論、代數(shù)幾何、常微分方程、偏微分方程、黎曼曲面論、變分法等一系列數(shù)學(xué)分支的發(fā)展。3、更高的抽象性：集合論觀點(diǎn)的滲透和公理化方法的運(yùn)用。4、更強(qiáng)的統(tǒng)一性第四部分：現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)2現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(二)空前發(fā)展的應(yīng)用數(shù)學(xué)1、應(yīng)用數(shù)學(xué)的新時(shí)代(1)數(shù)學(xué)的應(yīng)用突破了傳統(tǒng)的范圍而進(jìn)入向人類幾乎所有的知識(shí)領(lǐng)域；(2)純數(shù)學(xué)幾乎使所有的分之都獲得了應(yīng)用，其中最抽象的一些分之也參與了滲透；(3)現(xiàn)代數(shù)學(xué)對(duì)生產(chǎn)技術(shù)的應(yīng)用變得越來越直接(4)現(xiàn)代數(shù)學(xué)在向外滲透的過程中，產(chǎn)生了一些相對(duì)獨(dú)立的應(yīng)用學(xué)科，這些學(xué)科以數(shù)學(xué)方法和數(shù)學(xué)理論為基礎(chǔ)。2、數(shù)學(xué)向其它科學(xué)得滲透3、計(jì)算機(jī)于與現(xiàn)代數(shù)學(xué)3現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論二、物理學(xué)(一)物理學(xué)革命的發(fā)端——X射線、元素放射性和電子的發(fā)現(xiàn)。1、X射線的發(fā)現(xiàn)迅速應(yīng)用于醫(yī)學(xué)；發(fā)現(xiàn)了元素放射性和電子，利用核能才得以可能。2、元素放射性的發(fā)現(xiàn)證明原子也是科可分的；利用核能成為現(xiàn)實(shí)。3、電子的發(fā)現(xiàn)量子力學(xué)的產(chǎn)生。4現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(二)現(xiàn)代物理學(xué)的基本理論1、狹義相對(duì)論和相對(duì)論力學(xué)(1)“以太漂移”實(shí)驗(yàn)和相對(duì)論的先驅(qū)尋找“以太”~邁克爾遜-莫雷實(shí)驗(yàn)~無果而終。(2)愛因斯坦建立相對(duì)論相對(duì)論是關(guān)于物質(zhì)運(yùn)動(dòng)與時(shí)間空間關(guān)系的理論。相對(duì)性原理：在所有的慣性系里，無論是力學(xué)定律還是熱學(xué)定律、電磁學(xué)定律、光學(xué)定律等等物理定律在任何慣性參照系中都同樣成立，不存在特殊的慣性參照系。光速不變?cè)恚汗庠谡婵罩袀鞑ニ俣仁且粋€(gè)恒定的常數(shù)，它和光源的移動(dòng)速度(指勻速直線運(yùn)動(dòng))無關(guān)，和觀察者的運(yùn)動(dòng)速度也無關(guān)。推論：運(yùn)動(dòng)中尺子縮短；運(yùn)動(dòng)中時(shí)鐘走慢；光速是極限速度。5現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論2、廣義相對(duì)論引力場中時(shí)空產(chǎn)生彎曲：引力場中物質(zhì)的分布多少?zèng)Q定時(shí)空的彎曲程度廣義相對(duì)論提出了三個(gè)可供檢驗(yàn)的預(yù)言：①水星的近日點(diǎn)的進(jìn)動(dòng)幅度。理論計(jì)算值與當(dāng)時(shí)的觀測值只有千分之二的誤差。

②光線在引力場中將會(huì)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)。被星光經(jīng)過日全食太陽時(shí)發(fā)生偏轉(zhuǎn)證實(shí)。

③引力頻移，即當(dāng)光線在引力場中傳播時(shí)頻率會(huì)發(fā)生變化。1925年被亞當(dāng)斯對(duì)天狼伴星的光譜線的觀測。6現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論3、“紫外災(zāi)難”與量子力學(xué)的創(chuàng)立19世紀(jì)末期，物理學(xué)家開始深入地研究黑體的輻射強(qiáng)度分布。所謂的黑體指的是這樣一種理想的物體，它對(duì)于外部射來的輻射全部吸收而不反射。真正的黑體是不存在的，一般用用任何輻射、開有一個(gè)小孔的器壁圍成的空腔來代替。通過黑體來研究熱輻射，尋找黑體輻射波長與溫度之間的關(guān)系。7現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論“紫外災(zāi)難”引出“能量子”①維恩公式~長波部分與實(shí)驗(yàn)不符。②瑞利-金斯公式~短波(紫外)部分與實(shí)驗(yàn)不符。但瑞利-金斯等人得出的共識(shí)，是根據(jù)經(jīng)典物理的理論嚴(yán)密推導(dǎo)的，瑞利和金斯也是物理學(xué)界公認(rèn)的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)娜?，理論值與實(shí)驗(yàn)值在短波區(qū)的北轍南轅，使人們不得不稱之為“紫外災(zāi)難”。經(jīng)典物理學(xué)陷入困境。8現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論為了找到普遍的公式，物理學(xué)家們絞盡腦汁。兩個(gè)公式肯定都有合理之處，但是他們?cè)跀?shù)學(xué)上是那么的格格不入，實(shí)在很難把兩個(gè)公式統(tǒng)一在一起并給出合理的解釋。1896年開始,普朗克也加入了尋找一個(gè)統(tǒng)一的黑體輻射公式的行列并且進(jìn)行了艱難而細(xì)致的研究。由于此人的數(shù)學(xué)功底非常扎實(shí)，在紫外和紅外兩個(gè)公式的啟發(fā)下，普朗克天才地用數(shù)學(xué)方法拼湊出了一個(gè)普遍適用的黑體輻射強(qiáng)度公式——普朗克公式。但是解釋這個(gè)公式同樣讓人頭疼，在波爾茲曼觀點(diǎn)的啟發(fā)下，他認(rèn)識(shí)到必須拋棄能量連續(xù)的觀念，認(rèn)為物體在吸收或放出的能量時(shí)是一份一份不連續(xù)地進(jìn)行的，只能取某個(gè)最小數(shù)值的整數(shù)倍。這個(gè)最小數(shù)值就叫能量子。從而提出了普朗克量子假設(shè)。9現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論1900年普朗克提出“能量子”假說不連續(xù)的能量單位，是一份一份跳躍式地進(jìn)行的，每份能量為：E=hv，其中h代表普朗克常數(shù)。當(dāng)ν→０，即在長波范圍，普朗克定律變?yōu)槿鹄?金斯公式。當(dāng)ν→∞，即在短波范圍，又與維恩定律一致。將維恩公式和瑞利公式綜合在一起，理論值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果符合得較好。1918年普朗克由于對(duì)量子理論的貢獻(xiàn)獲得諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。

10現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論1905年愛因斯坦受能量子啟發(fā)，提出光量子即光子的概念，認(rèn)為光本身也是不連續(xù)的，在吸收、發(fā)射和傳播過程中都是不連續(xù)的。標(biāo)志著量子理論的產(chǎn)生。確認(rèn)了光的波動(dòng)說。確認(rèn)了光的粒子說，即光電效應(yīng)。所以，光具有波粒二像性11現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論三、化學(xué)(一)化學(xué)的學(xué)科分類：共有7個(gè)二級(jí)學(xué)科。1、無機(jī)化學(xué)2、有機(jī)化學(xué)3、分析化學(xué)4、物理化學(xué)5、高分子化學(xué)6、化學(xué)工程7、邊緣學(xué)科(如計(jì)算化學(xué)、固體化學(xué)、激光化學(xué)、地球化學(xué)等)12現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(二)化學(xué)的新成就1、量子化學(xué)的產(chǎn)生2、催化作用的研究3、結(jié)構(gòu)化學(xué)的建立4、分子工程學(xué)的出現(xiàn)(三)化學(xué)的應(yīng)用及發(fā)展方向1、化學(xué)與農(nóng)業(yè)2、化學(xué)與能源3、化學(xué)與新材料4、化學(xué)與生物醫(yī)藥13現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論二十一世紀(jì)人類社會(huì)面臨的挑戰(zhàn)：人口劇增食品短缺資源匱乏環(huán)境污染加劇疑難病治療等重大問題四、生命科學(xué)生物工程顯示了強(qiáng)大的生命力：生物資源的可再生性，在常溫常壓下生產(chǎn)珍貴產(chǎn)品節(jié)約能源和資源，減少環(huán)境污染；增加糧食生產(chǎn)，開辟食物的新來源；解決疑難病的治療；對(duì)傳統(tǒng)的舊行業(yè)技術(shù)改造……14現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(一)分子生物學(xué)的創(chuàng)立、發(fā)展及重大意義1、生命的基礎(chǔ)物質(zhì)和本質(zhì)特征A、什么是生命？以核酸和蛋白質(zhì)為主，具有自我更新、自我復(fù)制和自我調(diào)節(jié)的復(fù)雜而有序的多分子體系。B、生命的基礎(chǔ)物質(zhì)元素：主要是碳、氫、氧、氮、硫、磷等化合物：無機(jī)物(水和無機(jī)鹽)、有機(jī)物(蛋白質(zhì)、核酸、糖類和脂肪)C、生命的本質(zhì)特征具有自我更新的新陳代謝的能力具有自我復(fù)制的繁殖能力具有自我調(diào)節(jié)的反應(yīng)能力15現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論2、分子生物學(xué)的創(chuàng)立與發(fā)展(1)準(zhǔn)備與醞釀階段：A、確定了蛋白質(zhì)是生命的主要基礎(chǔ)物質(zhì)；B、確定了生物遺傳的物質(zhì)基礎(chǔ)是DNA。(2)現(xiàn)代分子生物學(xué)的建立和發(fā)展階段A、DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的發(fā)現(xiàn)B、遺傳中心法則的建立16現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)模型遺傳學(xué)中心法則(geneticcentraldogma)：描述從一個(gè)基因到相應(yīng)蛋白質(zhì)的信息流的途徑。遺傳信息貯存在DNA中，DNA被復(fù)制傳給子代細(xì)胞，信息被拷貝或由DNA轉(zhuǎn)錄成RNA，然后RNA翻譯成多肽。不過，由于逆轉(zhuǎn)錄酶的反應(yīng)，也可以以RNA為模板合成DNA。17現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(3)初步認(rèn)識(shí)生命本質(zhì)并開始改造生命的深入發(fā)展階段其重大成就有：重組DNA技術(shù)的建立與發(fā)展；基因組研究的發(fā)展；單克隆抗體及基因工程抗體的建立與發(fā)展；基因表達(dá)調(diào)控機(jī)理研究；細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)機(jī)理研究成果。18現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(二)生物技術(shù)的種類及發(fā)展1、細(xì)胞工程(1)細(xì)胞培養(yǎng)技術(shù)(2)細(xì)胞融合技術(shù)2、發(fā)酵工程3、酶工程4、遺傳工程5、蛋白質(zhì)工程19現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論細(xì)胞工程有目的，有計(jì)劃地改造細(xì)胞，能達(dá)到細(xì)胞產(chǎn)物及組織本身的規(guī)模生產(chǎn)。包括動(dòng)物植物細(xì)胞和組織培養(yǎng)技術(shù)；細(xì)胞融合技術(shù)；細(xì)胞核及細(xì)胞器移植技術(shù)。應(yīng)用：植物體細(xì)胞組織培養(yǎng)技術(shù)-試管苗；莖尖脫毒技術(shù)；單克隆抗體；細(xì)胞核移植技術(shù)。20現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論發(fā)酵工程(也叫微生物工程)

給微生物一個(gè)最適合生長的條件，利用微生物的代謝功能，通過現(xiàn)代化工程手段生產(chǎn)人類所需的產(chǎn)品。發(fā)酵工程利用生物材料(來自自然界的微生物，基因重組微生物等各種來源的動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞)生產(chǎn)有用物質(zhì)，服務(wù)人類的一門綜合科學(xué)技術(shù)。是生物工程的主要基礎(chǔ)和支柱。21現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論發(fā)酵工程技術(shù)目的生物體微生物植物細(xì)胞動(dòng)物細(xì)胞選育技術(shù)常規(guī)技術(shù)細(xì)胞融和技術(shù)基因重組技術(shù)培養(yǎng)技術(shù)工程放大過程控制和優(yōu)化生物反應(yīng)器設(shè)計(jì)分離精制技術(shù)固液分離技術(shù)膜分離技術(shù)層析分離技術(shù)其他分離技術(shù)→→→→目標(biāo)產(chǎn)品22現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論發(fā)酵工程技術(shù)的特點(diǎn)：在常溫常壓下進(jìn)行，耗能少，相對(duì)投資少，見效快發(fā)酵工程技術(shù)的應(yīng)用：食品制藥：青霉素，抗生素，基因工程技術(shù)藥物替代化工合成用微生物發(fā)酵的方法開發(fā)能源環(huán)境污染的防治23現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論酶工程酶工程即利用酶、細(xì)胞或細(xì)胞器所具有的某些特異催化功能，借助生物反應(yīng)器和工藝過程，生產(chǎn)人類所需要產(chǎn)品的一種技術(shù)。應(yīng)用：基因重組技術(shù)的必要工具限制性核酸內(nèi)切霉

DNA連接霉和DNA聚合霉食品工業(yè)，醫(yī)藥工業(yè)，造紙工業(yè)等含酶洗滌劑其它方面24現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論基因工程微生物工程菌發(fā)酵工程動(dòng)植物細(xì)胞細(xì)胞融合原料酶工程生物反應(yīng)器中進(jìn)行產(chǎn)品基因重組技術(shù)和細(xì)胞融合技術(shù)結(jié)合創(chuàng)造具有特殊功能和多功能的工程菌和超級(jí)菌，再通過微生物發(fā)酵生產(chǎn)新的有用的物質(zhì)。酶工程和發(fā)酵工程相結(jié)合可以改革發(fā)酵工藝，提高產(chǎn)量，增加經(jīng)濟(jì)效益。生物工程：基因工程、細(xì)胞工程、酶工程、發(fā)酵工程生物反應(yīng)器中進(jìn)行25現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(三)現(xiàn)代生物技術(shù)對(duì)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的影響1、改善農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，解決食品短缺A、提高農(nóng)作物的產(chǎn)量及其品質(zhì)B、植物種苗工廠化生產(chǎn)C、提高糧食品質(zhì)D、生物固氮，減少化肥使用量E、培育動(dòng)物優(yōu)良品系，發(fā)展畜牧業(yè)生產(chǎn)2、提高生命質(zhì)量，延長人類壽命A、新藥開發(fā)B、疾病的預(yù)防與診斷C、基因治療3、解決能源危機(jī)，治理環(huán)境污染A、解決能源危機(jī)B、環(huán)境保護(hù)26現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論現(xiàn)代高科技一、電子計(jì)算機(jī)技術(shù)二、信息技術(shù)三、材料技術(shù)新材料：指那些新近發(fā)展或正在發(fā)展中的、具有優(yōu)異性能和特殊功能，對(duì)加速科學(xué)技術(shù)進(jìn)步、促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、增強(qiáng)國防實(shí)力具有重大推動(dòng)作用的材料。27現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論新材料的分類：A、按物質(zhì)結(jié)構(gòu)：金屬材料、無機(jī)非金屬材料和有機(jī)高分子材料；B、按材料的使用：結(jié)構(gòu)材料和功能材料；C、按物質(zhì)形態(tài)：單晶體材料、多晶體材料、非晶體材料和復(fù)合材料；D、按材料的加工：天然材料和人工復(fù)合材料。特性：性能超群、應(yīng)用廣泛，對(duì)發(fā)展經(jīng)濟(jì)、科技、國防都有特殊重要的作用。28現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(一)金屬材料1、黑色金屬材料—各種鋼鐵材料，包括單獨(dú)冶煉的鐵金屬，也包括鐵、鉻錳等金屬和碳、硅、硫等非金屬元素混合冶煉所得的材料。特性：具有良好的物理、機(jī)械性能，資源豐富，價(jià)格低廉，工藝性能好，便于加工，能夠耐高壓、腐蝕，強(qiáng)度高、耐高溫、重量輕。2、有色金屬材料—即指鐵、鉻、錳三種金屬以外的所有金屬，主要指銅、鋁、鉛和鎳等。(二)無機(jī)非金屬材料(或者稱硅酸鹽材料)，主要包括：陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料。29現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(三)有機(jī)高分子材料是由碳、氫、氧、氮、硫等元素組成的分子量足夠高的有機(jī)化合物，它的分子量常高達(dá)成百上千甚至到幾百萬，這種高分子化合物一般具有長鏈結(jié)構(gòu)。三大合成材料：

1、合成塑料；2、合成橡膠；3、合成纖維(四)新型復(fù)合材料是指20世紀(jì)60年代以來航空、航天工業(yè)的需求，人們通過先進(jìn)科技制造的比強(qiáng)度和比橫量大于特定量值的多層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。包括玻璃鋼、碳纖維復(fù)合材料等。30現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論(五)特種材料1、人體材料；2、電子材料；3、超導(dǎo)材料;4、納米陶瓷；5、泡沫材料；6、啤酒材料;7、特殊水泥。(六)新材料展望朝高功能化、高性能化、復(fù)雜化和智能化方向發(fā)展。

1、信息功能材料是最活躍的領(lǐng)域；

2、新結(jié)構(gòu)材料受到重視；

3、符合材料是改善性能、節(jié)約資源的有效途徑；

4、能源材料是一個(gè)開闊的新領(lǐng)域；

5、材料科學(xué)技術(shù)的其他活躍領(lǐng)域。31現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論四、能源工程1、能源：能源是指人類用來獲取能量的自然資源。2、能源的分類①按來源不同可把能源分為三類：來自地球以外天體的能量(直接的太陽輻射能外，還包括間接來自太陽的能源如化石能源、生物能、水能、風(fēng)能、海洋能等)；地球本身蘊(yùn)藏的能量資源(如地?zé)崮艿?；地球與其他天體相互作用而產(chǎn)生的能量(如潮汐能等)。②按形成條件不同，可把能源分為兩類：一次能源：指天然存在的、可直接利用的(如原煤、原油、天然氣、水力、太陽能等)；二次能源：在一次能源基礎(chǔ)上加工而成的(如電力、汽油、煤氣、沼氣、氫氣等)。32現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論③按能否反復(fù)利用，可把能源分為兩類再生能源（如太陽能、風(fēng)能、水力等）；非再生能源（煤炭、石油、天然氣等）。④按開發(fā)使用的程度不同，可把能源分為兩類常規(guī)能源，指已被廣泛利用的能源；新能源，指未被廣泛利用、正在研究開發(fā)、有待推廣的能源。33現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論3、全球能源危機(jī)有關(guān)資料顯示：目前在世界初級(jí)能源的產(chǎn)量和消費(fèi)中，居第一位的是石油，其次是煤炭、天然氣。石油的開采歷史已超過140年；目前全球每天消耗石油量達(dá)7700萬桶，且以每年1~2%的速度增加；目前世界石油總儲(chǔ)量為3000~8000億噸，可開采40~100年。煤炭每年開采量為35億噸；全球可供開采的煤炭儲(chǔ)量為7000~17000億噸；可供開采和使用的年限為200~500年。樂觀估計(jì)，目前全世界可開采的天然氣總儲(chǔ)量為280億立方米；能滿足170年的需求。34現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論石油、煤炭、天然氣等常規(guī)化石能源的儲(chǔ)量日益減少，在可預(yù)見的不長時(shí)間內(nèi)將被消耗殆盡，全球面臨著嚴(yán)重的能源危機(jī)。如果新的替代能源沒有屆時(shí)被發(fā)現(xiàn)，人類的生存面臨嚴(yán)重挑戰(zhàn)！近20年來，世界上發(fā)生的許多危機(jī)、沖突都是圍繞爭奪能源引發(fā)的(如兩伊戰(zhàn)爭，前蘇聯(lián)出兵阿富汗，海灣戰(zhàn)爭，科索沃戰(zhàn)爭，美國推翻塔利班，伊拉克戰(zhàn)爭等)。美國、俄羅斯、日本、歐盟、中國等許多國家針對(duì)中東、里海等石油資源展開了激烈的較量和錯(cuò)綜復(fù)雜的斗爭。35現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論我國煤炭儲(chǔ)量居世界第3位，人均為世界平均水平的50%；石油儲(chǔ)量居世界第6位，人均為世界平均水平的17%；人均石油產(chǎn)量與消費(fèi)量占世界平均水平的21%~22%；我國天然氣儲(chǔ)量居世界第16位，人均為世界平均水平的10%。目前我國人年均能源消耗是1000公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，美國是11000公斤，英、德、法等國家為5000~6000公斤；2030年以后，我國人年均能源消耗是2000~3000公斤標(biāo)準(zhǔn)煤，人口達(dá)15億以上。從1996年開始，我國由原油出口國變成原油進(jìn)口國；2000年我國進(jìn)口石油占消耗量的20%，2010年將達(dá)到40%以上。美日等發(fā)達(dá)國家都建立了戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備制度，可提供3~6個(gè)月的石油供應(yīng)；我國沒有戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備。解決我國及世界能源危機(jī)的途徑：一是節(jié)約使用能源，二是加強(qiáng)新能源技術(shù)的研究、開發(fā)和利用，不斷擴(kuò)大利用新能源的比重。36現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論4、新能源技術(shù)A、核能；B、太陽能；C、地?zé)崮?；D、風(fēng)能；E、海洋能；F、生物能；G、氫能。37現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論A、核能核能又稱原子能。它是指原子核結(jié)構(gòu)發(fā)生變化(核裂變、核聚變)時(shí)釋放出的能量。核能比化石燃料燃燒放出的能量大得多。1kg鈾235=1800t石油或2800t標(biāo)準(zhǔn)煤。核裂變反應(yīng)是指一個(gè)重原子核分裂成2個(gè)較輕的新原子核的過程，有自發(fā)和誘導(dǎo)兩種，一般指后者。用來進(jìn)行核裂變反應(yīng)并連續(xù)釋放能量的物質(zhì)，稱核裂變?nèi)剂?。如果核裂變反?yīng)中產(chǎn)生的中子再引起其它的鈾核裂變，就可使核裂變反應(yīng)不斷地進(jìn)行下去，稱為“鏈?zhǔn)椒磻?yīng)”。鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的速度極快，兩次反應(yīng)間隔時(shí)間只有2x10-14秒。38現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論核電站：利用核能來發(fā)電的裝置稱為核電站，目前大多數(shù)核電站是利用核裂變能來發(fā)電的；核電站的核心是核反應(yīng)堆，核反應(yīng)堆有多種類型，目前運(yùn)行的核電站以熱中子輕水堆居多；1954年，前蘇聯(lián)建成世界上第一座核電站；現(xiàn)在世界上有30多個(gè)國家的400多座核電站在運(yùn)行，占世界總電力的20%左右；我國秦山核電站、大亞灣核電站已建成和正式發(fā)電，秦山二期、三期核電工程、嶺澳核電工程、連云港核電工程也將于近年內(nèi)建成發(fā)電。核電站的主要問題是放射性核廢料的處理、儲(chǔ)存和最終處置。39現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論B、太陽能利用太陽能的新技術(shù)、新材料和新設(shè)備不斷出現(xiàn)，為太陽能的廣泛應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。目前，直接利用太陽輻射能有三種方式：光-熱轉(zhuǎn)換：就是把太陽輻射能通過各種集熱裝置(集熱器)轉(zhuǎn)變成熱能。如太陽能熱發(fā)電；太陽能高溫爐冶煉高溫材料；太陽能節(jié)能建筑

—太陽房；利用太陽能使海水淡化；太陽池(鹽湖水太陽能發(fā)電技術(shù))；太陽能熱水器。光-電轉(zhuǎn)換：通過太陽能電池(光電池、光伏電池)將太陽輻射能直接轉(zhuǎn)變成電能。太陽能電池的工作原理是光電效應(yīng)。太陽能電池已廣泛應(yīng)用于宇宙飛行器、交通工具、自動(dòng)控制領(lǐng)域、光伏發(fā)電等。光-化學(xué)轉(zhuǎn)換：用光和物質(zhì)相互作用引起化學(xué)變化的過程。如植物光合作用、光化學(xué)電池制氫。光-化學(xué)轉(zhuǎn)換目前還僅限于實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。41現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論C、地?zé)崮埽旱厍騼?nèi)部蘊(yùn)藏著的熱能稱為地?zé)崮?，來自高溫巖漿、巖石中放射性元素衰變。在地球上所有的能源中，地?zé)崮軆H次于太陽輻射能(火山爆發(fā)、地震和其他地殼變動(dòng))。地?zé)豳Y源按存在形式可分為五大類型：蒸汽型、熱水型、地壓型、干熱巖型和巖漿型。地?zé)崮芰畠r(jià)、清潔，利用前景十分廣闊。D、風(fēng)能：是太陽輻射造成地球各部分受熱不均，引起空氣運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的能量。風(fēng)能主要靠風(fēng)力機(jī)把風(fēng)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械。利用風(fēng)力可以發(fā)電、提水、助航、制冷、致熱等。E、海洋能：是指海水在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生的能。它包括潮汐能、波浪能、海流能、溫差能、鹽差能等。海洋中除有巨大的海洋能外，還有豐富的海洋礦物資源、海水資源和海洋生物資源。人類有可能在21世紀(jì)進(jìn)入全面、綜合、立體開發(fā)海洋的“海洋經(jīng)濟(jì)時(shí)代”。42現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論F、生物能：也叫生物質(zhì)能，它是指綠色植物通過光合作用將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能而儲(chǔ)存在生物質(zhì)內(nèi)部的能量。生物質(zhì)能的種類繁多，目前可被利用的大致有六大類：

(1)木材和森林工業(yè)廢棄物(樹枝、樹葉、樹根等)；

(2)農(nóng)業(yè)廢棄物(秸桿、果核、玉米芯等)；

(3)水生植物(藻類等)；

(4)油料作物(棉籽、麻籽、油桐等)；

(5)城市與工業(yè)有機(jī)廢棄物(垃圾和食品、屠宰、制酒、制紙工業(yè)的排泄物等)；

(6)糞便。43現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論G、氫能：是指氫在發(fā)生化學(xué)變化和電化學(xué)變化過程中產(chǎn)生的能量。氫作為能源的優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)量豐富、熱值高和清潔無污染。氫的利用：

(1)直接用作燃料（如發(fā)射火箭等）；

(2)用作燃料電池（如用于航天飛機(jī)）；

(3)用作能源轉(zhuǎn)換介質(zhì)（能源中間載體）。44現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論5、航天工程航天：指人造衛(wèi)星、宇宙飛船等飛行器在大氣層外宇宙空間的航行活動(dòng)。航天工程：探索、開發(fā)和利用太空以及地球以外天體的綜合性工程技術(shù)：包括噴氣推進(jìn)技術(shù)、火箭制導(dǎo)和控制、航天器軌道控制及姿態(tài)控制、空間通信、空間遙感、生命保障、火箭設(shè)計(jì)、航天器設(shè)計(jì)、機(jī)械制造、材料工程、航天器發(fā)射與返回等。人類活動(dòng)的四個(gè)領(lǐng)域，即第一、第二、第三和第四環(huán)境：①地球上的陸地；②海洋；③大氣層空間；④宇宙空間。45現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論航天技術(shù)的歷史：萊特兄弟的動(dòng)力飛機(jī)——航空事業(yè)不足100年；現(xiàn)代火箭V2——航天事業(yè)只有50多年；第一顆人造衛(wèi)星——40多年；人類夢想飛天的歷史——得用萬年來計(jì)算；從我國古代火箭誕生——1000年；“萬戶飛天”——600多年。三個(gè)宇宙速度：通常把航天器達(dá)到環(huán)繞地球、脫離地球和飛出太陽系所需要的最小速度，分別稱為第一宇宙速度(V1=7.9km/s)、第二宇宙速度(V2=11.2km/s)和第三宇宙速度(V3=16.7km/s)。46現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論中國航天技術(shù)成就1970.04.24：“東方紅1號(hào)”人造地球衛(wèi)星。1975.11.26：返回型遙感衛(wèi)星(是世界上第三個(gè)掌握衛(wèi)星回收技術(shù)的國家)。1981.09.20：一箭三星發(fā)射成功。1984：發(fā)射首枚地球同步衛(wèi)星。1988：發(fā)射首枚太陽同步衛(wèi)星。1999.11.20：試驗(yàn)飛船發(fā)射成功，揭開載人航天的新一頁。2002.3.25：“神舟”三號(hào)飛船發(fā)射成功。2005年10月12日上午9時(shí)整，神州6號(hào)載人飛船成功發(fā)射，我國首次實(shí)現(xiàn)雙人多天飛行。47現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論我國首次載人航天飛行圓滿成功48現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)概論1970年4月24日，中國第一顆人造地球衛(wèi)星從酒泉衛(wèi)星發(fā)射中心升空，在太空晝夜不停地向全球播放“東方紅”樂曲和遙測信