熱能

營養(yǎng)就是生長發(fā)育的"建筑材料" 生長是指細胞的繁殖、增大及細胞間質(zhì)的增加，表現(xiàn)為全身各部分、各器官、各組織的大小、長短及重量的增加；發(fā)育是指身體各系統(tǒng)、各器官、各組織功能的完善。生長主要是量的變化，發(fā)育主要是質(zhì)的變化。生長發(fā)育除產(chǎn)生體格方面的生理變化以外，還包括神經(jīng)系統(tǒng)以及由此引起的心理素質(zhì)的變化。

影響生長發(fā)育的主要因素有遺傳和營養(yǎng)、疾病、鍛煉、生活水平、社會環(huán)境、氣候因素等，其中營養(yǎng)因素占有十分重要地位。蛋白質(zhì)、脂肪、糖類及維生素等七大營養(yǎng)素，對生長發(fā)育均起著極其重要的作用。例如，構(gòu)成人體組織的基本單位是細胞，細胞的主要成分是蛋白質(zhì)。新的組織細胞的構(gòu)成，細胞的繁殖、增大及細胞間質(zhì)的增多，都離不開蛋白質(zhì)。又如碳水化合物、脂肪、鲺等營養(yǎng)素，也都是構(gòu)成組織細胞的重要成分和生長發(fā)育的重要物質(zhì)基礎(chǔ)。

學(xué)生的身高、體重發(fā)育受膳食結(jié)構(gòu)發(fā)生了很大變化，以致1935-1980年期間，日本兒童的生長發(fā)育水平來了個加速性提高。由于日本政府十分重視營養(yǎng)，從而使日本成為當今世界的經(jīng)濟強國和長壽之國。以致被世界從多學(xué)者概括為："一頓營養(yǎng)午餐即振興了日本民族"。我國兒童青少年的生長發(fā)育水平，非常顯著的為90年代高于60年代高于40年代。這也充分說明了營養(yǎng)因素對中國兒童青少年身高、體重的增長起到了明顯的促進作用。 因此，不論是生長還是發(fā)育都少不了營養(yǎng)，營養(yǎng)既是決定生長發(fā)育潛在水平最終發(fā)揮得如何的重要因素，也是影響生長發(fā)育最為重要的"建筑材料"。

熱能的需要量指的是維持身體正常生理功能及日?；顒铀璧哪芰?如低于這個數(shù)量,將對身體產(chǎn)生不良影響。人體需要的能量也即包括基礎(chǔ)代謝所需的能量、勞動活動所需的能量、消化食物所需的能量等三個方面。對于處在生長發(fā)育階段的兒童青少年，由于身體的新陳代謝特別旺盛，對熱能的需要量較高。一個人如果其熱量攝入不足，就會使體內(nèi)貯存的糖逐漸減少，到一定程度時，就將開始動用脂肪，并消耗部分蛋白質(zhì)，使肌肉和內(nèi)臟萎縮、消瘦、乏力、體重減輕、變得"骨瘦如柴"，各種生理功能受到嚴重影響，甚至危及生命。

在日常生活中，有些學(xué)生經(jīng)常少吃或不吃早餐，由于體內(nèi)熱能不足，使得血糖降低，在上第二節(jié)課以后往往產(chǎn)生饑餓感，自覺手足無力，上課時思想不集中。這就是吃的食物不夠，能量不足所造成的，日久還會影響生長發(fā)育。 但是，如果每天吃過多的糖果、甜食等，使食物的產(chǎn)熱量超過需要量，那么多余的能量就會轉(zhuǎn)化脂肪，積聚在皮下組織，使皮下脂肪增厚，體重超過正常范圍，會出現(xiàn)肥胖現(xiàn)象。并將成為成年期的高血壓、糖尿病、心血管病等器質(zhì)性疾病的先兆因子。

人體的熱能來源于每天所吃的食物，但食物中不是所有營養(yǎng)素都能產(chǎn)生熱能的，只有碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)這三大營養(yǎng)素會產(chǎn)生熱能。

人體每時每刻都在消耗能量，這些能量是由所攝取食物的化學(xué)能轉(zhuǎn)變而來的。食物中能產(chǎn)生能量的營養(yǎng)素是蛋白質(zhì)、脂肪、碳水化物，它們經(jīng)過氧化產(chǎn)生能量，供給機體維持生命、生長發(fā)育、從事各種活動的需要。

機體攝入和消耗的能量通常用熱量單位“卡”或“千卡”表示。營養(yǎng)學(xué)上一般多采用“千卡”。

供給熱能的營養(yǎng)素在膳食中所占的比例，可因在機體中的作用、飲食習慣和各地食品的種類而不同。一般情況下，人們膳食中大約總熱量的60~70%來自碳水化物，16~25%來自脂肪，10~14%來自蛋白質(zhì)。

熱能產(chǎn)生

每克碳水化合物在體內(nèi)氧化時產(chǎn)生的熱能為16.74千焦耳（4千卡），脂肪每克為37.66千焦耳（9千卡），蛋白質(zhì)每克為16.74千焦耳（4千卡） 。

熱能單位換算

熱能的單位常指能使1升水升高1攝氏度所需的熱量，就相當于4.184千焦耳的熱能。單位換算如下： 1千卡=4.184千焦耳， 1千焦耳=0.239千卡。

地熱資源開發(fā)利用溉況：

隨著我國向西部轉(zhuǎn)移的戰(zhàn)略目標的實施，中西部地區(qū)的地熱工作已逐步得到加強，并已取得顯著進展。在地熱發(fā)電、采暖、溫室、養(yǎng)殖、康復(fù)醫(yī)療、提取化工原料、旅游以及瓶裝礦泉水等方面已獲得廣泛利用。

1、地熱發(fā)電

我國擁有150℃以上的高溫溫泉區(qū)近百處，集中分布在藏南、滇西和川西地區(qū)，成為我國開發(fā)利用高溫地熱能資源最有遠景的地區(qū)。著名的羊八井地熱田是我國興建的第一座地熱電站，自1977年9月建成試驗發(fā)電以來，裝機容量已達25.15MW，占拉薩電網(wǎng)總裝機容量的41.5%，在冬季枯水季節(jié)，地熱發(fā)電出力占拉薩電網(wǎng)的60.0%，成為其主力電網(wǎng)之一。朗久電站和那曲電站是我國興建的第二和第三座電站，其裝機容量分別為2.0MW及1.0MW，已停止運行。湖南省寧鄉(xiāng)灰湯地熱田已建成小型地熱電站，情況不明。

2、地熱采暖

我國地熱采暖有很大的增長，尤其在北方，如北京、天津、大港、任丘、大慶、西安、咸陽、開封等地，取得了良好效果，既節(jié)約了常規(guī)能源，又減少了環(huán)境污染。西安地熱田勘查工作不斷加強，已成井120余眼，供暖面積已過1000000m²。咸陽地熱田自1993年打成第一眼地熱井以來，現(xiàn)已成井18眼，利用地熱采暖的面積已過400000 m²。開封地熱田于1991年由河南省地礦廳打井公司施工完成了第一眼地熱井，現(xiàn)已打井60余眼，在省內(nèi)率先進行地熱供暖開發(fā)，供暖面積達120000m²。

3、地熱農(nóng)業(yè)利用

我國中西部大部分地區(qū)屬農(nóng)業(yè)區(qū)，無論是山區(qū)或平原地區(qū)，地熱資源均十分豐富，為地熱在農(nóng)牧副漁等方面的廣泛利用提供了優(yōu)越的資源條件。地熱資源已有效地利用于溫室種植（蔬菜、花卉等）、水產(chǎn)養(yǎng)殖、禽類孵化、育雛、農(nóng)田灌溉、育秧、繁育水稻等方面，效益顯著。羊八井地熱田除發(fā)電外，建造了面積達50000 m²的地熱溫室，種植西紅柿、黃瓜、青椒等20余種蔬菜，取得良好效益。湖北英山的地熱水已有效地利用于繁育水稻和水浮蓮、育秧、灌溉、魚類養(yǎng)殖等方面，使水稻的結(jié)實率由1971年的13.5%提高到98.6%。山西臨猗縣的吳王溫泉，水溫36℃，流量高達30000 L/s，礦化度0.80~0.13g/L，水中含硝酸銨0.34g/L。該溫泉與陜西省合陽縣的瀵泉連成一線，均屬天然肥水，已用于農(nóng)田灌溉，河南的臨汝、魯山上湯等溫泉利用地熱水灌溉農(nóng)田，取得良好效果。利用地熱水灌溉農(nóng)田，不僅能使農(nóng)作物早熟，而且還能增產(chǎn)。

4、地熱工業(yè)利用

我國中西部地區(qū)地熱水中含有許多貴重的稀有元素、放射性元素、稀有氣體和化合物，如：溴、碘、硼、鋰、銣、銫、鍶、鐳、氦、重水和鉀鹽等，是國防工業(yè)、原子能工業(yè)、化工工業(yè)及農(nóng)業(yè)不可缺少的原料。僅在化工工業(yè)和輕紡工業(yè)等方面獲得較好的利用。20世紀50年代末，石油部門在四川盆地中部打成一口基準井--蓬基井，揭露了埋藏于盆地深部的熱鹵水資源，以后陸續(xù)打成一批熱鹵井，除制鹽外，還提取溴、碘等化工原料，至今已開采40余年，據(jù)調(diào)查，該井熱鹵水礦化度、水化學(xué)類型和微量成分的含量變化不大，動態(tài)穩(wěn)定。湖北英山在20世紀70年代，就已將地熱水利用于棉織、麻紡、繅絲、制革、制磚、造紙等目的，四川康定毛紡廠利用地熱水洗毛；此外，在云南騰沖熱海硫磺塘，采用掏洗方法提取硫磺，而在云南洱源縣的九臺（九氣臺）溫泉區(qū)則直接挖取芒硝和自然硫等，均已取得良好效果。

5、地熱醫(yī)療與旅游

由于地熱水具有較高的溫度、特殊的化學(xué)成分、氣體成分、少量生物活性離子以及放射性物質(zhì)等，并在一些地熱區(qū)形成礦泥，對人體具有明顯的醫(yī)療、保健作用，用于醫(yī)療、保健早為人們所關(guān)注。我國地熱醫(yī)療利用的歷史十分悠久，已建立具有一定規(guī)模的溫泉療養(yǎng)院200余座。我國中西部的許多地區(qū)既擁有醫(yī)療礦水資源，又擁有溫泉旅游觀光資源，不少已成為著名的礦泉旅游療養(yǎng)勝地，如陜西省臨潼的華清池、河南省的汝州、內(nèi)蒙古自治區(qū)的阿爾山、重慶市的南溫泉和北溫泉以及新疆維吾爾自治區(qū)烏魯木齊市的水磨溝、云南省的昆明市和西部的騰沖、西藏自治區(qū)的羊八井等地，均在溫泉區(qū)建有療養(yǎng)院。內(nèi)蒙古自治區(qū)的阿爾山鎮(zhèn)，人口不足8000人，但擁有溫泉、冷礦泉等資源和優(yōu)美的自然環(huán)境，據(jù)了解，每年接待旅游、療養(yǎng)的人次可達30萬。云南騰沖熱海71醫(yī)院利用地熱蒸療和浴療，對治療運動系統(tǒng)、神經(jīng)系統(tǒng)、消化、呼吸系統(tǒng)、皮膚病、婦科、關(guān)節(jié)炎等20多種疾病有良好療效。

隨著我國城市建設(shè)和旅游業(yè)的發(fā)展，地熱市場不斷拓寬，地熱醫(yī)療結(jié)合旅游、休閑、娛樂、度假的利用規(guī)模迅速擴大，據(jù)調(diào)查，我國中西部自20世紀90年代以來，地熱探井的數(shù)量明顯增加，對地熱資源的開發(fā)利用因地而異， 其特點是：

（1）在已有地熱井的地方，如四川大邑縣花水灣的石油探井，經(jīng)改造后將自流熱水輸送至7km以外的地方利用，現(xiàn)已建成為全國著名的溫泉療養(yǎng)地。

（2）通過較長距離（由數(shù)公里至10余公里）的輸送，選擇環(huán)境宜人、風景優(yōu)美的地方，如谷地或河、湖畔，建立起園林式住宅區(qū)--溫泉花園、溫泉度假村或溫泉鄉(xiāng)都，如四川省峨眉的天頤溫泉鄉(xiāng)都、重慶市的"海蘭云天"、"天賜"等溫泉小區(qū)，利用地熱水建有大小不等（數(shù)米至數(shù)十米）、溫度不同、功能各異的溫泉游泳池，供人們游泳、治病、健身。

（3）在一些已建有住宅小區(qū)的地方，地表無溫泉出露，而且，以往也從未打過地熱井，如重慶市的水天花園。為在當?shù)貙ふ业責豳Y源，地勘隊伍進行了充分的地質(zhì)論證，正確選定鉆孔位置，在預(yù)定的深度上打出了地熱水資源，為小區(qū)的發(fā)展提供了資源條件，盡管房價上漲，住宅仍然銷售一空，效益十分顯著，現(xiàn)已規(guī)劃了第二期、第三期建房工程和興建溫泉游樂設(shè)施等。

（4）增加了綜合利用的內(nèi)容，如在浴池中加上當歸、枸杞子、蘆薈等中藥進行藥物沐浴以及投入玫瑰花瓣、薄荷、牛奶等添加劑沐浴利用，達到醫(yī)療、健美、美容等目的。此外，在四川中部的蓬萊熱鹵田，高礦化熱鹵水十分豐富，除提取化工原料外還利用其特有的浮力建立鹵水游泳池，將化工廠的熱鹵水與巖鹽鹵水混合，使其礦化度達到220g/L后輸入游泳池利用，據(jù)說不會游泳的人也能躺在水池的水面上讀報，或"修身養(yǎng)性"，別有情趣，這在我國尚屬首次。

6、礦泉飲料業(yè)

我國中西部地區(qū)的許多熱礦水中，含有鋰、鍶、溴、碘、鋅、硒等微量元素和碳酸氣等，已分別達到我國飲用天然礦泉水國家標準，有的不只單項達標，而是多項達標，對人體具有良好的醫(yī)療保健作用。礦泉飲料業(yè)已取得一定進展，效益顯著。貴州省已經(jīng)評價的飲用天然溫泉有25處，已在其中12處建立飲用天然礦泉水廠。在河南陜縣溫塘、鄭州市等地均建有礦泉水廠。

從分子運動論觀點看，熱能的本質(zhì)是物體內(nèi)部所有分子動能（包括分子的平動能和轉(zhuǎn)動能）之和，而內(nèi)能除包括物體內(nèi)部所有分子的動能之外，還包括分子間勢能的總和，以及組成分子的原子內(nèi)部的能量、原子核內(nèi)部的能量、物體內(nèi)部空間的電磁輻射能等。但在一般熱現(xiàn)象中，不涉及分子結(jié)構(gòu)和原子核的變化，并且無電磁場相互作用，化學(xué)能、原子能以及電磁輻射能都為常數(shù)。因為人們通常研究的是能量之差，所以，這幾種內(nèi)能通常不考慮。因此，內(nèi)能通常是指物體內(nèi)部分子無規(guī)則運動的動能與分子間勢能的總和?？梢?，熱能只是內(nèi)能中的一部分，把熱能與內(nèi)能等同起來是錯誤的。

熱能只能由高向底單方向傳遞，也是一種勢能，傳輸?shù)倪^程做功而消耗了能量。

地熱能是來自地球深處的可再生熱能。它起源于地球的熔融巖漿和放射性物質(zhì)的衰變。地下水的深處循環(huán)和來自極深處的巖漿侵入到地殼后，把熱量從地下深處帶至近表層。在有些地方，熱能隨自然涌出的熱蒸汽和水而到達地面，自史前起它們就已被用于洗浴和蒸煮。通過鉆井，這些熱能可以從地下的儲層引入水池、房間、溫室和發(fā)電站。

地熱能儲量比人們所利用的總量多很多倍，而且集中分布在構(gòu)造板塊邊緣一帶，該區(qū)域也是火山和地震多發(fā)區(qū)。如果熱量提取的速度不超過補充的速度，那么地熱能便是可再生的。高壓的過熱水或蒸汽的用途最大，但它們主要存在于干熱巖層中，可以通過鉆井將它們引出。

地熱能的利用自古時候起人們就已將低溫地熱資源用于浴池和空間供熱，近來還應(yīng)用于溫室、熱力泵和某些熱處理過程的供熱。在商業(yè)應(yīng)用方面，利用干燥的過熱蒸汽和高溫水發(fā)電已有幾十年的歷史。利用中等溫度（100℃）水通過雙流體循環(huán)發(fā)電設(shè)備發(fā)電，在過去的10年中已取得了明顯的進展，該技術(shù)已經(jīng)成熟。地熱熱泵技術(shù)后來也取得了明顯進展。

意大利的皮也羅·吉諾尼·康蒂王子于1904年在拉德雷羅首次把天然的地熱蒸氣用于發(fā)電。地熱發(fā)電是利用液壓或爆破碎裂法把水注入到巖層，產(chǎn)生高溫蒸氣，然后將其抽出地面推動渦輪機轉(zhuǎn)動使發(fā)電機發(fā)出電能。在這過程中，將一部分沒有利用到的水蒸氣或者廢氣，經(jīng)過冷凝器處理還原為水送回地下，這樣循環(huán)往復(fù)。1990年安裝的發(fā)電能力達到6000MW，直接利用地熱資源的總量相當于4.1Mt油當量。

人們在日常生活和社會生產(chǎn)中都需要大量的熱能，這些熱能來自于自然界中各種形式的能源。將自然界的能源直接或間接地轉(zhuǎn)化為熱能，以滿足人們?nèi)粘Ｉ詈蜕鐣a(chǎn)需要的科學(xué)技術(shù)，稱為熱能工程，它是能源科學(xué)中的一個組成部分。

2017年1月23日，國家發(fā)展改革委、國家能源局和國土資源部印發(fā)了《地熱能開發(fā)利用“十三五”規(guī)劃》（發(fā)改能源〔2017〕158號）。其中，重點任務(wù)和重大項目布局均涉及了地熱能轉(zhuǎn)換。

地熱能轉(zhuǎn)換重點任務(wù)

1.積極推進水熱型地熱供暖：按照“集中式與分散式相結(jié)合”的方式推進水熱型地熱供暖，在“取熱不取水”的指導(dǎo)原則下，進行傳統(tǒng)供暖區(qū)域的清潔能源供暖替代，特別是在經(jīng)濟較發(fā)達、環(huán)境約束較高的京津冀魯豫和生態(tài)環(huán)境脆弱的青藏高原及毗鄰區(qū)，將水熱型地熱能供暖納入城鎮(zhèn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中，集中規(guī)劃，統(tǒng)一開發(fā)。

2.大力推廣淺層地熱能利用：在“十三五”時期，要按照“因地制宜，集約開發(fā)，加強監(jiān)管，注重環(huán)保”的方式開發(fā)利用淺層地熱能。通過技術(shù)進步、規(guī)范管理解決淺層地熱能開發(fā)中出現(xiàn)的問題，并加強我國南方供暖制冷需求強烈地區(qū)的淺層地熱能開發(fā)利用。在重視傳統(tǒng)城市區(qū)域淺層地熱能利用的同時，要重視新型城鎮(zhèn)地區(qū)市場對淺層地熱能供暖(制冷)的需求。

3.地熱發(fā)電工程：在西藏、川西等高溫地熱資源區(qū)建設(shè)高溫地熱發(fā)電工程;在華北、江蘇、福建、廣東等地區(qū)建設(shè)若干中低溫地熱發(fā)電工程。建立、完善扶持地熱發(fā)電的機制，建立地熱發(fā)電并網(wǎng)、調(diào)峰、上網(wǎng)電價等方面的政策體系。

地熱能轉(zhuǎn)換重大項目布局

1.水熱型地熱供暖：根據(jù)資源情況和市場需求，選擇京津冀、山西(太原市)、陜西(咸陽市)、山東(東營市)、山東(菏澤市)、黑龍江(大慶市)、河南(濮陽市)建設(shè)水熱型地熱供暖重大項目。采用“采灌均衡、間接換熱”或“井下?lián)Q熱”的工藝技術(shù)，實現(xiàn)地熱資源的可持續(xù)開發(fā)。

2.淺層地熱能利用：沿長江經(jīng)濟帶地區(qū)，針對城鎮(zhèn)居民對供暖的迫切需求，加快推廣以熱泵技術(shù)應(yīng)用為主的地熱能利用，減少大規(guī)模燃煤集中供暖，減輕天然氣供暖造成的保供和價格的雙重壓力。以重慶、上海、蘇南地區(qū)城市群、武漢及周邊城市群、貴陽市、銀川市、梧州市、佛山市三水區(qū)為重點，整體推進淺層地熱能供暖(制冷)項目建設(shè)。

3.中高溫地熱發(fā)電：西藏地區(qū)位于全球地熱富集區(qū)，地熱資源豐富且品質(zhì)較好。有各類地熱顯示區(qū)(點)600余處，居全國之首。西藏高溫地熱能居全國之首，發(fā)電潛力約3000MW，尤其是班公錯—怒江活動構(gòu)造帶以南地區(qū)，為西藏中高溫地熱資源富集區(qū)，區(qū)內(nèi)人口集中，經(jīng)濟發(fā)達，對能源的需求量巨大，是開展中高溫地熱發(fā)電規(guī)模開發(fā)的有利地區(qū)。

根據(jù)西藏地熱資源勘探成果和資源潛力評價結(jié)果，以當?shù)仉娏π枨鬄榍疤幔瑑?yōu)選當雄縣、那曲縣、措美縣、噶爾縣、普蘭縣、謝通門縣、錯那縣、薩迦縣、崗巴縣9個縣境內(nèi)的羊八井、羊易、寧中、谷露、古堆、朗久、曲譜、查布、曲卓木、卡烏和苦瑪11處高溫地熱田作為“十三五”地熱發(fā)電目標區(qū)域，11處高溫地熱田發(fā)電潛力合計830MW，“十三五”有序啟動400MW裝機容量規(guī)劃或建設(shè)工作。

4.中低溫地熱發(fā)電：在東部地區(qū)開展中低溫地熱發(fā)電項目建設(shè)。重點在河北、天津、江蘇、福建、廣東、江西等地開展，通過政府引導(dǎo)，逐步培育市場與企業(yè)，積極發(fā)展中低溫地熱發(fā)電。

5.干熱巖發(fā)電：開展萬米以淺地熱資源勘查開發(fā)工作，積極開展干熱巖發(fā)電試驗，在藏南、川西、滇西、福建、華北平原、長白山等資源豐富地區(qū)選點，通過建立2-3個干熱巖勘查開發(fā)示范基地，形成技術(shù)序列、孵化相關(guān)企業(yè)、積累建設(shè)經(jīng)驗，在條件成熟后進行推廣。