能源革命：从石油污染到电力的诞生 New 2025-01-032025-01-02 作者 C3P00 一、石油工业带来的环境灾难 在19世纪中叶，美国的石油工业开始蓬勃发展。到1870年，这个新兴行业的投资已经达到了惊人的2亿美元（相当于今天的近40亿美元）。宾夕法尼亚州成为了石油开采的重镇，其石油年产量总计超过了480万桶。在美国出口的商品中，只有棉花比石油卖得更多的钱。 然而，随着石油产量的增加，一系列严重的环境问题也随之而来。炼油厂堆积了大量的副产品，这些副产品对他们来说毫无用处。于是，他们做出了一个极其不负责任的举动——将这些废物倾倒在公共土地上。更糟糕的是，挥发性较好的蒸馏物，特别是汽油，被直接倒入坑中或者浇在地上任其蒸发掉。这种行为不仅污染了土壤，还对空气造成了威胁。 厂家还将废物倒进小溪和河流。这使得美国的水道受到严重污染，河面变成了乳白色。令人震惊的是，有些小溪竟然能燃烧出火焰来！这种情况简直就像一场噩梦，是“公地的悲剧”在当地的典型体现。这种污染远远超出了油田本身的范围，影响到了整个生态系统。它警示着人们，在追求经济利益的同时，不能忽视环境保护的重要性。如果继续这样肆意破坏环境，最终人类自身也将遭受巨大的灾难。 二、电力发展的早期探索 （一）富兰克林与电的发现 本杰明·富兰克林习惯了费城闷热的夏天。他于1723年从波士顿来到费城，并在这里度过了余生。在财务方面没有了后顾之忧之后，他开始投入时间进行发明和实验。从1743年开始，电力引起了他的注意。 1747年，伦敦的一位朋友彼得·科林森给他寄了一个用于产生静电的玻璃管，这是当时人们知道的唯一一种电力。富兰克林全神贯注于他的研究，他想象着要在野餐聚会上点燃易燃的“烈酒”，也就是从葡萄酒中蒸馏出来的酒精。而且是从河的另一边发出“火花……穿过河流从河的一边到另一边，只是用水，而没有任何其他导体”。他们计划通过电击来杀死火鸡作为晚餐，将火鸡放在一个“电插孔”上烤——用莱顿瓶中放出的电点燃火焰，再由富兰克林设计的静电马达来在火上转动。他们还会用“电气器皿”为英国和欧洲著名电力专家的健康干杯，同时用“电池”来击发枪支。 富兰克林说的“电池”指的是一排连着的莱顿瓶。莱顿瓶是世界上第一个蓄电装置，它储存了接触时产生的电荷，即我们今天称之为“静电”的电。富兰克林最著名的实验就是1752年的风筝实验。他在雷雨中放了一只风筝来收集电荷，然后让电荷通过潮湿的风筝线转移到莱顿瓶里。实验证明，静电产生的微小火花和电流，与暴风雨中撕裂天空的雷鸣闪电相同。这一发现具有划时代的意义，因为这让电从客厅里聊天的话题变成了严肃的科学和发现实际应用的探索。 （二）伽伐尼与伏特的贡献 路易吉·伽伐尼在研究电力对动物肌肉的影响时有了重大发现。他解剖青蛙并尝试用电刺激青蛙的神经和肌肉。有一次，在还没有受到多隆德电机直接电击的情况下，青蛙的双腿就开始收缩。伽伐尼的妻子露西娅注意到了这一异常现象。伽伐尼抓住了这个灵感的尾巴，经过深入的研究，他提出了“动物电”的理论。 然而，亚历山德罗·伏特对伽伐尼的理论产生了怀疑。他通过一系列实验发现，青蛙腿的反应并不是源于所谓的“动物电”，而是两种不同金属之间的接触产生的电。伏特足够大度，没有完全否定伽伐尼，而是使用修饰过的语言称赞他。伏特最终发明了电池，这是一种产生电荷的电化学发生器。它是第一次能用一台机器来产生连续的电流，那种难以捉摸的无形力量终于被人类掌握了。 三、电力发展后的应用前景 （一）早期的应用局限 在富兰克林的时代，电力虽然有了初步的发展，但仍然面临着很多问题。例如，电力比蒸汽更难以掌控。虽然电最初被认为是一种流体，但它无法像蒸汽那样通过加热大量液体并以受控的方式释放出来，从而推动重型的活塞来转动轮子。电也不是像风车或蒸汽机等那样的原动机，能将天然能源转化为机械能的机器：它是一种传输媒介。莱顿瓶多次爆发间歇地放电，每次的放电都比前一次更弱。当时的电力缺乏明显的应用场景，更多地是在实验室里作为一种研究工具。普里斯特利利用电分离并鉴定出了氧气和其他9种气体，这是电力在化学领域的一个重要应用。 （二）后来的广泛应用 在伏特发明电池之后的几十年里，电池得到了改进。当泡湿的纸板垫片干掉时，伏特的电桩往往会失去电能。因此，后来的电池用涂了松香防水的木箱构成，其中含有比盐水更易导电的电解质——稀释过的酸质溶液，并在液体中插入金属板。这些“铁片”越多，电池的功率就越大。有了大的电池，人们可以将细线加热到白炽化的程度，甚至能够熔化钻石。汉弗莱·戴维于1809年在英国皇家机构的一次讲座中，使用了2000个电池来演示强烈的蓝白色电弧所具有的亮度。目击者描述：“火花的光线如此强烈，好像太阳的亮光穿过空气中的某些线条，在放电时造成了近3英寸长的热空气，以及令人头昏目眩的光芒。” 这种强大的电力展示让人们看到了电力在未来应用的巨大潜力。它可以用于照明，尽管碳弧的亮光过于明亮和炽热，在家庭照明方面不太适用，但在工业应用以及路灯等方面有着广阔的前景。随着时间的推移，电力逐渐渗透到各个领域，如交通、通信、医疗等，彻底改变了人类的生活方式。 四、总结与展望 从石油工业带来的环境灾难到电力的诞生和发展，我们可以看到人类在能源探索道路上的曲折历程。石油工业在带来巨大经济利益的同时，也给环境造成了不可估量的损害。而电力的发展则为人类提供了更加清洁、高效且可控的能源形式。从富兰克林对电的初步探索，到伽伐尼和伏特在电学领域的重大发现，再到电池技术的不断改进，每一步都凝聚着科学家们的心血。如今，电力已经成为现代社会不可或缺的一部分，但我们也不能忘记过去的教训。在开发新能源的过程中，我们必须始终把环境保护放在首位，确保人类社会的可持续发展。未来，我们期待着更多的清洁能源出现，让我们的地球家园变得更加美好 🌍💡🔥💧🌱
一、石油工业带来的环境灾难
在19世纪中叶，美国的石油工业开始蓬勃发展。到1870年，这个新兴行业的投资已经达到了惊人的2亿美元（相当于今天的近40亿美元）。宾夕法尼亚州成为了石油开采的重镇，其石油年产量总计超过了480万桶。在美国出口的商品中，只有棉花比石油卖得更多的钱。
然而，随着石油产量的增加，一系列严重的环境问题也随之而来。炼油厂堆积了大量的副产品，这些副产品对他们来说毫无用处。于是，他们做出了一个极其不负责任的举动——将这些废物倾倒在公共土地上。更糟糕的是，挥发性较好的蒸馏物，特别是汽油，被直接倒入坑中或者浇在地上任其蒸发掉。这种行为不仅污染了土壤，还对空气造成了威胁。
厂家还将废物倒进小溪和河流。这使得美国的水道受到严重污染，河面变成了乳白色。令人震惊的是，有些小溪竟然能燃烧出火焰来！这种情况简直就像一场噩梦，是“公地的悲剧”在当地的典型体现。这种污染远远超出了油田本身的范围，影响到了整个生态系统。它警示着人们，在追求经济利益的同时，不能忽视环境保护的重要性。如果继续这样肆意破坏环境，最终人类自身也将遭受巨大的灾难。
二、电力发展的早期探索
（一）富兰克林与电的发现
本杰明·富兰克林习惯了费城闷热的夏天。他于1723年从波士顿来到费城，并在这里度过了余生。在财务方面没有了后顾之忧之后，他开始投入时间进行发明和实验。从1743年开始，电力引起了他的注意。
1747年，伦敦的一位朋友彼得·科林森给他寄了一个用于产生静电的玻璃管，这是当时人们知道的唯一一种电力。富兰克林全神贯注于他的研究，他想象着要在野餐聚会上点燃易燃的“烈酒”，也就是从葡萄酒中蒸馏出来的酒精。而且是从河的另一边发出“火花……穿过河流从河的一边到另一边，只是用水，而没有任何其他导体”。他们计划通过电击来杀死火鸡作为晚餐，将火鸡放在一个“电插孔”上烤——用莱顿瓶中放出的电点燃火焰，再由富兰克林设计的静电马达来在火上转动。他们还会用“电气器皿”为英国和欧洲著名电力专家的健康干杯，同时用“电池”来击发枪支。
富兰克林说的“电池”指的是一排连着的莱顿瓶。莱顿瓶是世界上第一个蓄电装置，它储存了接触时产生的电荷，即我们今天称之为“静电”的电。富兰克林最著名的实验就是1752年的风筝实验。他在雷雨中放了一只风筝来收集电荷，然后让电荷通过潮湿的风筝线转移到莱顿瓶里。实验证明，静电产生的微小火花和电流，与暴风雨中撕裂天空的雷鸣闪电相同。这一发现具有划时代的意义，因为这让电从客厅里聊天的话题变成了严肃的科学和发现实际应用的探索。
（二）伽伐尼与伏特的贡献
路易吉·伽伐尼在研究电力对动物肌肉的影响时有了重大发现。他解剖青蛙并尝试用电刺激青蛙的神经和肌肉。有一次，在还没有受到多隆德电机直接电击的情况下，青蛙的双腿就开始收缩。伽伐尼的妻子露西娅注意到了这一异常现象。伽伐尼抓住了这个灵感的尾巴，经过深入的研究，他提出了“动物电”的理论。
然而，亚历山德罗·伏特对伽伐尼的理论产生了怀疑。他通过一系列实验发现，青蛙腿的反应并不是源于所谓的“动物电”，而是两种不同金属之间的接触产生的电。伏特足够大度，没有完全否定伽伐尼，而是使用修饰过的语言称赞他。伏特最终发明了电池，这是一种产生电荷的电化学发生器。它是第一次能用一台机器来产生连续的电流，那种难以捉摸的无形力量终于被人类掌握了。
三、电力发展后的应用前景
（一）早期的应用局限
在富兰克林的时代，电力虽然有了初步的发展，但仍然面临着很多问题。例如，电力比蒸汽更难以掌控。虽然电最初被认为是一种流体，但它无法像蒸汽那样通过加热大量液体并以受控的方式释放出来，从而推动重型的活塞来转动轮子。电也不是像风车或蒸汽机等那样的原动机，能将天然能源转化为机械能的机器：它是一种传输媒介。莱顿瓶多次爆发间歇地放电，每次的放电都比前一次更弱。当时的电力缺乏明显的应用场景，更多地是在实验室里作为一种研究工具。普里斯特利利用电分离并鉴定出了氧气和其他9种气体，这是电力在化学领域的一个重要应用。
（二）后来的广泛应用
在伏特发明电池之后的几十年里，电池得到了改进。当泡湿的纸板垫片干掉时，伏特的电桩往往会失去电能。因此，后来的电池用涂了松香防水的木箱构成，其中含有比盐水更易导电的电解质——稀释过的酸质溶液，并在液体中插入金属板。这些“铁片”越多，电池的功率就越大。有了大的电池，人们可以将细线加热到白炽化的程度，甚至能够熔化钻石。汉弗莱·戴维于1809年在英国皇家机构的一次讲座中，使用了2000个电池来演示强烈的蓝白色电弧所具有的亮度。目击者描述：“火花的光线如此强烈，好像太阳的亮光穿过空气中的某些线条，在放电时造成了近3英寸长的热空气，以及令人头昏目眩的光芒。”
这种强大的电力展示让人们看到了电力在未来应用的巨大潜力。它可以用于照明，尽管碳弧的亮光过于明亮和炽热，在家庭照明方面不太适用，但在工业应用以及路灯等方面有着广阔的前景。随着时间的推移，电力逐渐渗透到各个领域，如交通、通信、医疗等，彻底改变了人类的生活方式。
四、总结与展望
从石油工业带来的环境灾难到电力的诞生和发展，我们可以看到人类在能源探索道路上的曲折历程。石油工业在带来巨大经济利益的同时，也给环境造成了不可估量的损害。而电力的发展则为人类提供了更加清洁、高效且可控的能源形式。从富兰克林对电的初步探索，到伽伐尼和伏特在电学领域的重大发现，再到电池技术的不断改进，每一步都凝聚着科学家们的心血。如今，电力已经成为现代社会不可或缺的一部分，但我们也不能忘记过去的教训。在开发新能源的过程中，我们必须始终把环境保护放在首位，确保人类社会的可持续发展。未来，我们期待着更多的清洁能源出现，让我们的地球家园变得更加美好 🌍💡🔥💧🌱