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。

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

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。

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。

生命能量的来源

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

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約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。

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。

版权声明:三分钟阅读 发表于 2021年11月1日 上午8:13。
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