论文：现实绿色低碳生活中的物理知识

作者：北茫（笔名）

摘要：本文从现实生活出发，结合与物理相关的力学知识、热力学知识和电学知识，具体介绍了一些以物理知识为导向构建绿色低碳生活的理念和途径。

关键词：物理知识、绿色低碳

一、引言：《意见》提出，到2025年，产业结构、能源结构、运输结构明显优化，绿色产业比重显著提升，基础设施绿色化水平不断提高，清洁生产水平持续提高，生产生活方式绿色转型成效显著，能源资源配置更加合理、利用效率大幅提高，主要污染物排放总量持续减少，碳排放强度明显降低，生态环境持续改善，市场导向的绿色技术创新体系更加完善，法律法规政策体系更加有效，绿色低碳循环发展的生产体系、流通体系、消费体系初步形成。到2035年，绿色发展内生动力显著增强，绿色产业规模迈上台阶，重点行业、重点产品能源资源利用效率达到国际先进水平，广泛形成绿色生产生活方式，碳排放达峰后稳中有降，生态环境根本好转，美丽中国建设目标基本实现。（《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》）

本文从力学知识、热力学知识和电学知识出发，在物理知识基础上联系日常生活中与绿色低碳有关的内容进行举例和分析，阐述了物理学科素养和科学理念在现实生活具体联系的表现。这对于构建其他的绿色低碳生活提供了相应的方法途径，以便指导、发展低碳生活新的方向，对于今后的绿色低碳生活的推行具有重大的作用意义。

二、力学知识

（一）惯性是物体的固定属性，任何物体具有保持其原有运动状态不变的性质叫做惯性。在开车的时候尽可能地减少急刹的情况，利用汽车本身的惯性，汽车受地面摩擦力的减速作用而达到刹车的作用。根据牛顿第三定律，力的作用是相互的，在急刹过程中，轮胎与地面属于相互作用的两个物体。利用惯性性质，借助地面摩擦力减速，很好地减少汽油消耗量的同时，也能保护路面，还能保护汽车的轮胎、延长车轮的使用寿命。

（二）如果作用于质点系的所有外力和非保守力内力不做功，则运动过程中质点系内各点间的动能和势能可以相互转化，但它们的总和（总机械能）是一个不随时间变化的常量。这就是质点系的机械能守恒定律。能量既不能消灭，也不能创造，它只能从一种形式转化为另一种形式。对一个孤立系统来讲，不论发生何种变化，各种形式的能量可以相互转化，但能量的总和保持不变。此为能量守恒与转换定律。运用机械能守恒定律和能量守恒与转换定律能够极大地节省能源。开车走向下坡路的时候可以熄火，凭借着汽车本身的惯性继续向前运动，汽车在下坡的过程中重力势能转换为动能为汽车提供动力的过程，灵活运用了物理知识，实现了能量的高效利用，为低碳活动的开展提供了很好的范例。摩天轮、过山车等娱乐活动在启动的时候通常是利用发动机提供驱动力使其运动到最高点，随即关闭驱动力，娱乐车在重力的作用下做返回，重力势能转换为动能，使娱乐车能够来回运动，最终在摩擦力的作用下停止运动。这个过程极大程度地节约能源，充分体现了低碳生活、节能环保的理念。

热力学知识利用高压锅可以节约能源。根据理想气体状态方程PV=nRT得，压力锅中体积是不变的，在用高压锅煮饭菜的时候，压强能够突破正常大气压值，因而锅内温度能够超过正常状态下的100摄氏度，能更容易地把饭菜煮熟。如果使用普通锅，煮饭的时间延长，需要消耗的燃料就会变得非常地多。系统和外界之间传递能量有两种方式，即传递热量和做功。热力学第一定律表明，系统吸收的热量等于系统的内能增量和系统对外做工之和。在现实生活中，当天气较冷的时候，手脚通常会冻僵。此时，我们除了可以通过吹暖气或者烧煤、木炭用来烤火获取热量防寒之外，还可以通过运动和劳动等方式做功获取热量以抵御寒冷。通过劳动的方式做功获取热量保暖，除了能够节约暖气消耗的电能或减少通过煤、木炭烤火获取热量排放的CO2量外，还能够锻炼我们的身体素质，也能够强化我们“劳动最光荣”的观念。

在热机的内部结构中，用来吸收热量并对外作用的物质叫工作物质，工作物质经过一系列变化又回到初始状态，初态与末态一致。具有循环系统的内部结构极大地提升了热机通过吸收燃料燃烧释放的能量用来使热机运动做功的效率。这是物理热力学知识在机械领域发展的一个渗透，同时对于环保、节约能源、低碳生活也起到了极大的渗透作用和发展作用。

四、电学知识

（一）在发电方面：发电主要是运用发电机。交流发电机中的闭合线圈在磁场中转动，切割磁感线，产生感应电流，运用到了物理的知识点为电磁感应。在发电过程中，发电机把机械能转化为电能。中国发电以化石燃料为主，特别是燃煤发电。根据BP报告，2020年中国燃煤发电占中国发电量约为52.2%；中国烧煤发电占全球发电总量约为18.3%。由此可见，我国主要还是通过燃烧化学燃料来发电。利用发电机的原理，我们可以调整发电的方式，充分地利用大自然上现有的新能源，比如氢能、水能、潮汐能、风能等等。与不可再生的一次能源相比，这些可再生能源除了能产生巨大的能量外，其本身还十分环保清洁、排碳量极少，使用可再生能源发电，对于低碳生活的开展起到了很大的推动作用和辅助作用。

（二）在输送电方面：电流通过导体产生的热量与电流大小、导体的电阻大小、通电时间有关。在现实生活里，城市和农村主要靠电线供电，电线本身具有电阻，为了减少因为传导体本身的电阻引起的热量损耗，厂家往往采用电阻比较小和各方面性能优良的混合材料来制作电线，比如铜、铝和铝合金等材料。其目的便是为了减少能量的消耗，同时也减少因电流的热效应带来的火灾问题的概率。

（三）在用电方面：日常生活中，有很多的细节可以帮助我们节省电能，减少没有必要的电能消耗。出门随手关灯，暂时不用的电脑和电视关掉电源以便减少屏幕的耗能，各种电器尤其是大功率的电器用完之后应当及时拔掉插头，开空调不过夜……以上的细节既能节省电能，也能够帮助我们省下一笔电费钱。

以前，照明的工具主要是电灯——白炽灯。这种类型的灯，外表是由玻璃制成的类似于球形的灯壳，内部的一端构件镶嵌上盘旋的钨丝（一种金属，电阻很大，熔点在3000℃左右）。钨丝通过直接与电流接触发热，当温度到达2000℃左右时，灯丝就会处于白炽的状态，就像烧红的铁丝一样能发出光来。白炽光的缺点在于发出的灯光黄暗不清，自身产生的大量热量会向外界传导，造成能量的损失，本质上是电能的浪费。为了解决白炽灯的缺陷问题，科研者不断改进，就有了现在的环保型的节能灯。环保型的节能灯是一种冷光源的灯，不仅光线明亮，而且电灯本身节能、高效。相对于白炽灯，节能灯切实地节约了能源和提高了能源的利用率。以上的内容是在物理知识基础上，联系了现实生活中习以为常的用电问题，体现了物理学科的理念和科学环保、低碳生活的理念，两者是相互联系，相互渗透的。

五、结语：物理学科和现实生活密切相关，小到生活中的用电问题，大到航母、飞船的科技领域。物理对于人类智力和世界进程的发展起到了推进的作用。无分古今、无分中外，人们始终在物理学科的范围内生活和钻研，并不断地学习、探索和开辟新的领域。由此可见，物理学科对于人类的重要性是不言而喻的。学习物理除了把基础的知识学好外，还要将这些知识联系日常生活中，经常使用，养成多动脑、勤动脑的好习惯。物理知识对于低碳活动的推进起着广泛而深远的作用和影响，这种影响随着科技的发展逐渐加大、加深。

注：这是物理老师布置的论文。第一次写论文，不太熟悉。本论文仅作为个人作业，不作为其他用途使用。