二十一世纪中小学生素质教育文库 能源材料

能源、材料与人类生活

能源和材料伴随着人类活动的每一步，可以说人类的历史是对能源和材料发现、利用的历史。大自然为人类提供了丰富的水、煤、石油、天然气、金属⋯⋯人类依靠它们创造了辉煌的地球文明。

在人类发展史的早期阶段，直接获取的自然财富被用于满足最简单的需要。自然财富、原料、材料、产品阶段几乎是协调一致的。由于没有分工， 并且只不过是满足自身的直接需要，所以精加工的劳动比重很小。随着分工程度深化，对在自然界寻觅到的原始材料进行加工的兴趣提高了。此后，长期以来所形成的社会关系，不断提供新的途径来更多地生产消费品和改善居住条件。如果人类想要改善生活条件，那么无论在哪个社会阶段，都必须以发展技术及与此相联系的材料使用为前提。人身体上的“工具”、“发动设备”和感官均有局限性，如果没有相应数量、质量、形式和布局的一定材料， 没有必要的知识和技能，人类便会停留在原始阶段。

数百万年前，人类摆脱了动物界，开始有意识地使用石头。除了骨头之外，石头是人类最早使用的材料之一。起初这种材料造型粗糙，但后来经过加工，使人类得以掌握多倍于体力的力量，人类被迫发展那些在环境斗争中取胜的能力。人类先是用石头和骨头制成简单、基本的工具来补充手掌、手指、指甲和牙齿的功能。这些工具是手握的。当他们获得了不仅使用原始石头，而且进行加工的能力后，几乎等于完成了一次革命。当人类约在 50 万年前使用火时，石料的价值就更大了。人类是由劳动创造的，劳动又是从制造工具开始的。在已经发现的旧石器时代的人类遗址里，可以看到我们的祖先用石头打磨制成的石刀、石斧、刮削器等，这些就是人类早期曾经用过的工具。劳动工具的出现，也带来了社会物质和人类文明的进步。

石器的使用历史最为漫长，达二、三百万年之久。后来由于生产力的发展，我们的祖先在不断改进石器和寻找石料的劳动中，发现了天然铜块（自然铜），把它加热锻打，加工成各种器物。铜首次被有意识地用来作为材料。后来又发现把锡矿石加到铜里一起熔炼，制成的物品更加坚韧耐磨，这就是青铜。一般来说，原始的农业、手工业和文字是青铜时代的特征。

铁的出现，在很大程度上与陨铁的发现有关，但铁矿开采可能与铜矿开采有关。铁加工曾有技术中心，一个中心是西亚，另一个中心是中国。在那里，当时正向最早期的机械过渡（使用动物和水轮作动力的最老的机器）， 直到 18、19 世纪的工业革命才从数量和规模上超越了这个阶段。越来越多的手工业者能自力开采和加工金属，少数锻工场有加工和制作最精良铜材的技术。淬火钢获得了声誉，古代称之为塞乐铁。为获得熔化金属矿石达到的温度，使用了木炭。但如果没有充分的氧气，木炭最高只能达到 900℃，被熔碴污染的初级产品在炽热状态下加以锤打，使其净化，从而可得到可锻铁。根据考古挖掘和现有的文献来判断，铁在公元前 12 世纪最终占据了统治地位。

而蒸汽机的发明使人类进入了现代工业社会，由它所带来的财富是以往任何时代所不能相比的，而石油的发现又为现代工业注入了新的血液，使其以惊人的速度发展，揭开了人类生活崭新的一页。

然而，大自然所给予人类的财富并不是无限的。

随着经济的发展和能源材料消耗量的大幅度增长，首先是能源的储量、

生产和使用之间的矛盾将会日益突出，成为世界各国面临的亟待解决的重大问题之一。

现在，能源已向人类发出了挑战。据专家们估计，在前面提到过的世界常规能源中，除煤炭因为储量较多尚可维持较长时间外，目前已探明的石油储量将于 2020 年左右开采完毕；一些工业发达国家的天然气也将在 2020 年

被用完；而发展中国家在 2060 年也将会发生天然气短缺。另外，煤炭资源虽然较丰富，但是直接使用煤炭既不能充分利用它的能量和资源，还会对环境造成污染。

面对能源紧张情况，世界各国除了充分利用现有的传统能源外，都在大力研究开发新能源。同时，在开发新能源之际，人们还在寻求各种方法、采取各种措施节约能源，并防止或减轻对环境的污染。

于是，水能、风能、太阳能成为人们研究的热点并开始为人类服务；一种崭新的能源——核能也进入人类的生活且发挥着不可替代的作用。

自然界所给予的原材料也越来越无法满足现代工业的需要。在寻找新能源的同时，人们也在努力开发新的材料。于是，人工复合材料诞生了。新能源、新材料的利用，揭开了人类历史灿烂的一页。