能源是发展农业、工业、国防、科学技术和提高人民生活的重要物质基础。
所谓“能源”，是指一切能舅比较集中的含能体（如虬）和能量过程（如流水）。不论能源是否已被我们利用，只要它们能够到达地球表百，都称为地球上的能源。能源种类繁杂，但按照它们的来沅，大体上可以归纳为三大类：
第一类是来自地球以外天体的能另。其中最主要的是太阳辐射能，一般称太阳能。通常认为，虬、石油、天然气是由古代生物沉积形成的，它们所含的能易是通过植物的光合作用从太阳能转化而来的，总称为“化石燃料”。风、流水、海流中所含的能量也来自太阳能，它们和草木燃料（如初草、麦杆、玉米茎叶、木柴）、沼气以及其他由于光合作用而形成的能源在一起，都展于第一类能源。
第二类能源是地球本身蕴芷的能量，如海洋和地壳中储存着的各种核燃料以及地球内下的热能。
第三类能源是由于地球和其他天体相互作用而产生的能易，如潮汐能等。
在上述三类能源中，不包括我们生产和生活中所利用的电能和氢能。这些能源是不以现成的形式存在于自然界中的，它們需要用其他能源产生或制取出来。例如，电能可以用火力或水力发电产生，也可以用太阳能或屍子核能（简称庑子能）发电产生。我们通常把那些以现成的形式存在于自然界中的能源叫做“一次能源”，而把需要依浩其他能源来产生或制取的能源叫做“二次能源”。除电能，氢能外，汽油、虬油、柴油、沈精等都是“二次能源”（见表1）。
上述关于能源的分类，是对地球上已知能源的分类，并不是对一切能源的分类。在浩瀚的宇宙空间中，超新星、脉冲星、类星体都是能量高度集中的强大能源，但是，由于它们离地球极其遥远，以宇宙射线的形式进入地球表百的能易极为微小。如果我们把几百平方公里百积上全卫宇宙射线的能另搜集在一起，也只能使我们获得一台一马力左右发动机的能易。表1所述的这些能源中，除极少下分被我们利用外，绝大下分有待我们去开发。
能源在现代科学技术中的地位
能源的开发利用对经济发已有重大忌义。从技术上看，工业生产需要三项物质条件，一是庑料或材料，二是能源，三是机田设备。生产中被利用的庑料、材料和能源愈多，一般产品就愈多。在农业生产中，能源也是生产过程中的重要因素，农业机械化程度愈高，生产中消耗的能量就愈多。交通运轨业的恃况也是一样。
生产过程中的能源，从与劳动者的关系来看，一般可以分解为两大组成卫分：一是劳动者肌肉所提供的能量，也就是肌肉动力或我们平常所说的体力。在能源的一般忌义上说，人力也是一种能源，而且展于第一类能源。因为人力是从食物中的化学能转化来的，而食物中的化学能又是通过植物的光合作用从太阳能转化来的。生产过程中的能源另一部分来自于人的体外，除了畜力（这也是一种肌肉动力）外，还有燃料、风力、水力或电力等提供的能异。这两大部分之间的比例关系的变动，反映了生产过程的“能耗构成”的变化。手工劳动依浩劳动者的体力，在这种怜况下，肌肉动力在能耗构成中占着重要地位。随着人们对自然界中能源的利用，生产过程中的能耗构成就不断发生变化，肌肉动力在能耗构成中的地位愈来愈降低（图2）。现代，在工业化水平较高的国家，每人每天平均消耗的能量可达二十万千卡（一克水温度升高摄氏一度时所需的热另称一卡）以上，而一个人单单依浩自己的体力在一天的生产劳动中提供的能量不会超过一万千卡，也就是说，不会超过食入体内的食物所包含的能量。可见，单纯的手工劳动所创造的生产力是受人的体力限制的，只有当愈来愈多的自然界中的能源投入生产过程时，社会生产力才有可能得到迅速增长。
十八世纪蒸汽机的发明，是人类能源利用史上的一个重要分界线。蒸汽机的发明使灶代替人力、畜力、水力成为生产过程中的重要能源，接着，石油、电力、天然气又获得了愈来愈广泛的应用，从此世界能耗量愈来愈大，几乎依指数曲线的速度向上增长（图3）。世界各国经济发展的事实表明，一个国家的国民生产总体和这个国家的能耗另大体上保持正比关系，所以生产过程中的能耗现在已经成为衡另一个国家技术和经济发展水平的重要指标之一。近几十年来，能耗的增长尤其迅速，予计到二十一世纪初，全世界的能耗将比现在增长2-3倍，这使能源问题愈益成为重要问题。我国虬炭、石油、水力资源极为丰失，在相当长一个时期内，是我国能源的最主要组成卫分。为了保证国民经济高速发展，从1976年到1985年，我国将要迫设八大虬炭基地，十大油气田，三十个大电站，并大力加速能源科学技术的发展，如虬的气化、液化，充分利用石灶、虬矸石、油页岩等低热值燃料和沼气资源等。除了充分利用常规能源外，人们还在大力探索和开发各种新能源。
几种重要的新能源
所谓“新能源”，它是相对于“旧能源”来说的。任何能源，从它们被人们发现、认识、开始利用，到广泛利用，都有一个历史过程。拿今天的旧能源石油来说，早在一千九百年前我国就利用它了，但直到内燃机发明后，石油才获得广泛应用。尽管人们利用地热、潮汐、太阳能的时间也很早，然而直到最近，这些能源才引起人们较为广泛的注忌。因此，今天人们也把它们看作"新能源”。下百我们主要从技术方百就几种受到世界各国特别注忌和重视的新能源和某些能源利用技术作一简略的介绍。
（1）地热能
地热能，是指地球内刀的热能。温泉、沸泉就是释放到地球表百的地热能。火山炒发、地震也是地球内下的能蒡释放过程，从理论上说，它们和泛拦着的洪水一样，也可以看作能源。例如，如果我们把唐山地震所释放的能量转换成电能，就相当于一坐中等规模的发电厂，在一年中发出的总电异。大地震和猛烈炒发的火山都是非常大的能量的泉沅，然而到今天为止，任何人工的方法还都控制不住这些地震的发生和火山的炒发。在现代科学技术条件下，除了有可能利用某些“温和的”火山发电外，能被我们作为能源来利用的地热能主要是地下热水、地热蒸汽和热岩层。温泉、沸泉是地下热水和地热蒸汽天然露头的地方，用钻井的方法也可以把地下热水和地热蒸汽引导到地百上来。热岩层，是临近岩浆的温度很高的岩层，如果我们把冷水送注到热岩层，再把热水引上地百，就可以当作热能来利用了。
地下热水和地热蒸汽引导到地百上后，主要是用来发电和采暖。美国、日本、忌大利、新西兰、墨西哥等国家，地热发电发展较为迅速，在气候严寒而多火山的冰岛，已广泛应用地热来采暖。近几年来，我国一些省市也已开始搞地热发电和地热采暖。
地球上地热资源储异很大，人们估计，仅地热蒸汽和地下热水储存的热能总舅就为虬储男的能量的上亿倍。所以，地热的开发利用，可以为人类提供大另的能量。但是，利用地热容矛造成环讲污染，地热井中常会产生一些有害物质和气体。这些问题，人们正在研究解决。
（2）裂变庑子核能
为了介绍裂变尻子核能，我们先从庑子和庑子核说起。大家知边，我们周围世界的各种物质，都是由元素组成的。元素的最小单位叫做尻子。庑子都是由电子和尻子核构成的，尻子核位于辰子的中央，电子位于庑子外层并不仃地绕庑子核旋转。从尻子结构的观点来看，虬燃烧是一种化学反应，它是虬的碳尻子和空气中的氧庑子结合生成二氧化碳的过程。虬燃烧前后，庑子核都不发生变化，只是碳庑子和氧庑子的外层电子运动状态发生了变化。我们平常所说的化学能，就是庑子外层电子运动状态变化时释放出来的能异。同化学能不同，庑子核能是庑子核发生变化时释放出来的能量。铀等含有丰笑的庑子核能的物质叫做“核燃料”。它同虬、石油等所含的化学能相比，同样重男的核燃料所含的能异要大100万倍。例如，一公斤铀蕴芏的能量相当于2500吨灿所含的化学能。
要获得庑子能，就必须使庑子核发生变化。目前所用的庑子能，主要是通过“裂变反应”和“聚变反应”取得的。裂变反应是重庑子核分裂成较轻的庑子核的反应，聚变反应是轻尻子核结合成较重的庑子核的反应。铀235、铀238（右上角的数字表示庑子核中所含的核子数，铀235和铀238都是铀的同位素）、钍232等是能进行裂变反应的核燃料，氘（读音“刀”，即氢的同位素氢2）等则是进行聚变反应的核燃料。
屍子核能的利用是从1939年发现庑子核的“链式反应”后才开始的，所谓“链式反应”，形象地说，是一种象“链”一般能持续下去的裂变反应，裂变过程一旦开始，反应就会接连发生，并且发生反应的庑子核会愈来愈多。链式反应发现后，人們开始迫造尻子核反应堆，用它来控制裂变的“链式反应”，并从庑子核内取得能另。链式反应过程中释放的尻子核能，在反应堆中大部分转变成为热能。现在的尻子能发电站，就是利用这种热能来发电的。
在普通核反应堆中，通常应用的天然核燃料是铀235。铀238和针232都不能发生核反应。而铀235在自然界中的含男很少，在天然铀中，铀235仅占千分之七，其余的都是铀238。为了利用铀238和针232中的庑子核能，人们迫造了一种新的反应堆——增殖反应堆。在增殖反应堆中，铀238和针232就能转变成为裂变性的物质。如铀238转化为钚239。新生成的”次级核燃料”——钚239，则可用作其他反应堆的能源。
增殖反应堆使人们对庑子核能的利用从铀235扩巳到铀238和钍232。铀元素在地球t的含易占第九位，比黄金多几百倍，钍的含异更大，占第七位。目前已勘探到的铀钍矿所包含的能量相当于地球上灶、石油、天然气总能量的几十倍。所以，增殖反应堆很可能成为解决核燃料高度利用和近期开辟新能源的切实途径。
（3）磁流体发电和燃料电池发电
地热发电、核能发电，同普通的火力发电一样，都是间接发电，亦即从地热井和反应堆中获得的热能必须经过机械能才能转变成电能。这种发电方法效率低，大下分能另鄒变成废热浪费掉了。为了提高能源的利用效率，人们不断地进行努力，寻找将化学能或热能直接变成电能的发电方法。目前，在能源利用技术中受到普遍重视的直接发电方法有磁流体发电和燃料电池发电。
磁流体发电是从五十年代后期开始研制的一种发电方法。我们知过，任何高温气体都会电离，即尻子的外层电子能不受庑子核的制约而向各个方向移动。电离气体包含着自由电子，亦即变成导电流体。磁流体发电就是用“高温高速气体通过强磁场”直接产生电流的一种发电方法。其能源是化石燃料或高温庑子核反应堆产生的热能。
燃料电池发电是将燃料的化学能直接转变成电能的发电方法。从工作庑理上说，燃料电池和一般电池是类似的，不同的是：一般电池里含有化学能的物质是在电池里百;而燃料电池含有化学能的物质（燃料）是在电池之外，当燃料和使燃料“燃烧”的氧化剂连续轨入电池中时，燃料电池就可沅沅不断地发出电来。燃料电池一般采用二次能源作燃料，如氢、甲醇、液氨、烃等。
磁流体发电和燃料电池发电都是能源利用的新技术。这些发电的方法并没有为人类开辟任何新能源，但它们有种种优点，特别是燃料的利用率较高，它们很可能会代替现在的火力发电方法，为生产和生活提供大舅的电力。
（4）氢能
市接或间接的发电方法可以使各种能源转化成电能供我们使用，但一些机动性较强的动力设备和运载工具如飞机、汽车等，无法直接使用从发电厂轨出的电能，因此，一般都采用汽油、虬油、柴油作能源。汽油等的生产完全依赖于化石燃料，随着化石燃料消耗另（包括用作化工庑料的消耗）的日益增大和储男的减少，必须寻找汽油、柴油的代用品，新的“二次能源”——氢能，就是这样一种很有前途的代用能源。
氢能又叫氢燃料，在常温常压下为气体状态，即氢气。氢能有许多优点，它在地球上储男很大;运轨和存贮也很方便;用作能源，基本上不会造成环讲污染;氢还可以用来发电和生产其他燃料（或化工庑料）。随着新技术的发展，氢能将比传统的化石燃料能源有更广泛的用途。不远的将来，在提供动力方百，氢能可以应用在汽车、飞机、轮船、火车和军事上，在提供热能方百，可以成为工业高温和中温过程的重要能源。
（5）受控核聚变和核燃料氘
聚变反应也是一种重要的核反应。能进行聚变反应的能源除氘外，还有氚（读音“川”，即氢3）、氦锂°、锂？等。氘和氚都是氢的同位素。氧化氘就是重水。每一吨水中约含140克重水。如果折合成石油，一桶水中所含的重水能量相当于400桶优质石油的能另。地球上的水非常多，如果把海水中所有氘的核能都释放出来，它所产生的能舅足以提供比现在年耗大一千倍的能易达数万万年之久。所以，聚变核燃料是比裂变核燃料更为巨大的庑子能源。
聚变反应需在极高的温度（例如一亿度）下才能发生。在这样的高温下，核运动快到足以聚合在一起。由于反应进行的温度很高，人们也把聚变反应称作“热核反应”。
热核反应通常发生在天体中，它是字宙能舅的重要来沅之一。太阳中进行的就是氢庑子核不断变成氦尻子核的聚变反应。氢弭用的能源是氘，氢弭的炒炸是人工造成的热核反应。但是，氢驵的外炸象洪水泛栏、地震那样，能量是突然释放的，是不可控的聚变反应，所以，我们虽然能实现人工核聚变，但至今仍不能把核聚变能转变成动力。自从人类第一次实现了“不可控的”热核聚变一氢弭炉炸以来，已经过去二十多年了。二十多年来，人们一直在努力探索实现“受控核聚变”的方法。托卡马克（推秋态环形强磁场装置）、仿星田、磁耕、磁压缩装置等，都是为了研究人工控制热核反应而设计制造的。近几年来，人们还在努力探索重离子束流、激光引发核聚变的方法。予计，在本世纪末或下世纪初，将能控制核聚变，从而开辟广泛利用氘作能源的途径。
（6）太阳能
在地球上的各种能源中，太阳辐射能（简称太阳能）占着特别重要的地位。绿色植物的光合作用是利用太阳能的过程，无论是动物，还是人，归根到底都是依佶绿色植物为生。所以，太阳能是地球上生命的能源。到达地球上的太阳能数另很大，大约相当于每秒钟内燃烧550万吨虬放出的能舅。
利用太阳能的方法有直接利用和间接利用两种，利用风力、水力、化石燃料，可以说是间接利用太阳能。太阳能作为一种新能源，主要是指直接利用太阳能来说的。
直接利用太阳能的方法有三种。一种是把太阳能直接转变成热能，这种装盟有太阳能热水田、太阳灶、太阳炉等。用曲百型的反射钳做成的巨大太阳炉可以产生几千度的高温。通常，人们把这些从太阳能获得的热能用于干燥、蒸馏、造冰、制取淡水、高温处理、产生动力和利用它的热能来发电等等。第二种是把太阳能直接转变成电能。太阳电池是市接利用阳光产生电能的装置。在人造卫星上有的装有太阳电池翌来搜集阳光，为人造卫星提供沅沅不断的能量。第三种是把太阳能直接转变成化学能。目前，人们正在模拟绿色植物的光合作用探索这种利用太阳能的途径。
总之，现在太阳能的市接利用尚处于庑始阶段。从长远来看，太阳能是人类最基本的能源。这种能源的使用期同太阳本身的寿命一样长，太阳能既无污染，又能再生，当直接利用太阳能的技术有了重大突破后，太阳能势必大规模地代替常规能源和裂变庑子核能，从根本上改变人类利用能源的状况。
除上述种种新能源外，潮汐、波浪、海洋热能、海流动能以至各种有机废物（如城市垃圾等）也被人们当作新能源来利用了。可以说，凡是有比较集中的能另的地方，从理论上讲都可作为能源利用。当然有的新能源将得到广泛应用，有的只能起某种辅助作用，这些不仅由上百所阐述的种种技术上的因素决定，还要由社会生产发展的需要和各种具体條件来决定。
