熱海水與冷海水孕育電

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熱海水與冷海水孕育電

人們把海洋稱為「熱鍋爐」。當然，為這個龐大無比的「熱鍋爐」加熱煮海的，不是我國民間傳說中的張羽，而是太陽。

太陽光經過1.5億千米，歷時8分鐘的旅行後，除掉損耗，約將80萬億千瓦的太陽能照射在地球上。海洋佔據地球表面積70%以上，那麼約有60萬億千瓦的太陽能被海洋吸收了。算下來，海洋一晝夜所接受的太陽能相當於1700多億噸優質煤的熱量，而目前人類一年的能源消耗才不過是100億噸標準煤。

海洋所接受的太陽能，除了一小部分直接反射到空氣中以外，大部分被海水吸收。海水吸收了太陽能，水分子運動速度加快，水溫升高。這樣，太陽光的輻射能就被轉化為海水水分子熱運動的動能貯存起來。海水貯存的太陽能，就是人們常說的海洋熱能。海洋熱能的儲量極大，估計不下40萬億千瓦，取其千分之一，即400億千瓦，大概就能滿足2000年全世界全部能源需要。

根據能量守恆定律，自然界所發生的一切過程中的能量，既不會消滅，也不會產生，可以從一種形式轉變為另一種形式。英國物理學家焦耳求得了熱功當量：將1千克水的溫度升高1℃，必須做約4180焦耳的功，反過來也是一樣。根據這個公式，一些海洋工作者設想，要是能使海水溫度在人工控制下降低，把它的內能轉變為有用的功，去驅動機器，然後將機械能轉變為電能那該多好啊！經過簡單計算，結果令人振奮：如果一部機器1秒鐘吸進1噸水，溫度自動降低20℃，它所釋放出的熱量以4%～6%的效率變成電能，就可發出3000千瓦的電力來。

誘人的前景驅使人們對利用海洋熱能發電進行研究。最初，有人提出利用赤道附近暖和的表層海水作為熱源，用極地海水作為冷源，使海水產生溫差進行發電。然而，按照這樣的設想，必然要耗費巨資去敷設上萬千米的管道，抽水的動力也將大得不堪設想，更不用說海水輸送過程中的熱量損失了。看來，這個設想是「遠水冷卻不了近熱」。

那麼，到哪裡去找「冷海水」呢？人們經過觀察測量發現，射到海面上的太陽能，在海面上層就被迅速吸收了，陽光射線受到海水的阻擋，越往深水吸收的熱能越少。因而，海洋深層的水溫比起表層的水溫要低得多。例如，在低緯度海域大洋水下500米深處的水溫，基本在5～10℃，而在3000米深處的水溫則終年處在1～2℃。

如果把赤道表層海水作為熱源，把2000米底層的海水作冷源，上下溫差可達26℃以上，就可以用作溫差發電。由此可見，用一根水管把底層的冷水抽上來，就可以「近水冷卻熱源」了。

1881年，法國科學家德松瓦爾研究了海水表層和深水層存在的溫差之後，大膽提出：海洋熱能是可以轉化為電能的。他還預言海洋所儲存的太陽能遲早有一天會被人類大規模利用。

那麼有了「熱源」，又有了「冷源」之後，是不是就可以把海洋熱能轉換為電能了呢？問題沒有那麼簡單。我們知道，只有使海水沸騰產生蒸汽才能推動汽輪機轉動發電。可是海水的「熱源」，只有30℃左右，要把它加熱沸騰，勢必要耗費大量的燃料，這是很不經濟的事情。那麼有沒有一種簡便經濟的辦法使熱能轉換為電能呢？根據水的物理特性，我們知道，在1個大氣壓下，水溫升到100℃，水便沸騰；另一方面，在水溫度不變的情況下，當壓力降到一定值時，水也會沸騰。這種獲得蒸汽的方法叫「擴容法」。用「擴容法」得到的蒸汽能否推動機器發電？法國科學家克勞德率先進行了試驗。

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