環境能源

原子科學家和輻射劑量單位的命名(3):居禮(Curie)

原子科學家和輻射劑量單位的命名(3):居禮(Curie)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題:

1. 重大科技的突破是偶然的意外?個別科學家的運氣?

2. 科技突破是如何與社會背景和學術資源密切相關?

3. 居禮夫人的生平讓我們反省到哪些性別與科學之間的關連?

圖1:居禮夫婦與女兒Irène。Irène在1935年時與夫婿一起獲得諾貝爾化學獎。 (圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Marie_Curie)

居禮夫婦(Pierre Curie, 1859-1906; Maria Skłodowska-Curie 1867-1934)

Pierre從小由父親Eugène在家親自教育,自小就在物理與數學方面展現過人才能。Pierre在尚未遇到未來的妻子Maria前,已經是位聲譽卓著的科學家。在1880 年他和哥哥Jacques已發現壓電現象,也就是在晶體上施加壓力即可產生電位。他也探討磁的現象並確定所謂的居禮點(Curie point),高於此點的溫度,物質的磁性即消失。

原子科學家和輻射劑量單位的命名(2):貝克(Becquerel)

原子科學家和輻射劑量單位的命名(2):貝克(Becquerel)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題:

1. 重大科技的突破是偶然的意外?個別科學家的運氣?

2. 貝克勒爾的家世和身處的社會環境對他研究的影響?

圖1:貝克勒爾 (Antoine Henri Becquerel, 1852-1908) (圖片來源:維基百科「亨利•貝克勒」)

貝克勒爾(Antoine Henri Becquerel, 1852-1908)

貝克勒爾 (Antoine Henri Becquerel, 1852-1908) 出生於法國的科學世家。他的祖父Antoine César在電化學方面有卓越的貢獻。父親Alexandre-Edmond則在螢光和磷光領域有出色的建樹。他的兒子Jean也是知名的物理學家。祖孫四代都擔任過著名的法國國家自然史博物館(Muséum national d’histoire naturelle)物理部門的主任。

貝克勒爾不但繼承先人對於科學的興趣,而且從他父親那裏繼承了許多父親研究過的礦石和化合物。貝克勒已有一些螢光的材料可供他探究神秘的射線。他選擇了含鈾和鉀的硫酸醯鉀 (potassium uranyl sulfate),將這種材料曝露於陽光之中,然後用黑紙把曝光的材料和感光底片包在一起。經過一段時間沖洗底片,可顯出鈾晶體的影像。他初步下結論說:發磷光的材料所發出的輻射可穿過不透光的紙張。他以為鈾會吸收太陽的能量,然後發出X射線。

原子科學家和輻射劑量單位的命名(1):倫琴(Röntgen)

原子科學家和輻射劑量單位的命名(1):倫琴(Röntgen)
美國Stony Brook University王瑜君物理學博士/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題:

1. 重大科技的突破是偶然的意外?個別科學家的運氣?

2. 倫琴人格與生平反應了哪些科學工作與倫理價值的關係?

3. 倫琴射線在今天有何重要性?


圖1:威廉•康拉德•倫琴(Wilhelm Conrad Röntgen)(1845-1923) (圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Wilhelm_R%C3%B6ntgen)

2011年3月日本福島核災之後,國際媒體的相關報導上常常出現一般讀者比較陌生的科技名詞:輻射的量(quantity)和單位(unit)。這些劑量單位的命名和原子科學曲折戲劇性的突破歷程息息相關。我們將分篇介紹其中最主要的五種單位和其背後五位被稱為「輻射五傑」的科學家。

威廉·康拉德·倫琴(Wilhelm Conrad Röntgen)(1845-1923)

1895年11月8日,當時已經是德國維爾茨堡(Würzburg)大學校長的倫琴,在進行陰極射線(就是電子)的實驗時,觀察到放在射線管附近塗有氰亞鉑酸鋇(barium platinocyanide,BaPt(CN)4)的屏上發出的微光,這表示有股神秘的射線居然會穿過包在真空管外不透明的紙張,最後他確信這是一種尚未為人所知的新射線。有人提議將他發現的新射線定名為「倫琴射線」,倫琴卻堅持用「X射線」這一名稱,產生X射線的機器叫做X射線機。倫琴因這個發現獲得1901年首屆諾貝爾物理學獎。

再生能源發展的限制(下)

再生能源發展的限制(下)(renewable energy – 2)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

2010年,美國能源部能源訊息局「2010年世界能源展望-高瞻」報告書–全球再生能源生產量(如圖一),指出風力與水力發電除外,以生質能源最具潛力、太陽能與地熱能其次。2009年再生能源成長較2008年增加8%,佔全球能源總量的25%,再生能源科技於 2009年大幅成長,尤其風力發電佔再生能源之冠。太陽能發電從2004 ~2009年之間,由於光伏系統 (photovoltaic system or PV system)的研發也呈現快速成長。光伏系統是由多個組件,包括光伏組件、機械、調節電力輸出的裝置等連接成一個系統,使用一個或多個太陽能電池板將太 陽光能轉換成電能。

圖一、全球再生能源生產量—風力與水力發電除外。(單位:十億千瓦/小時)(資料來源:2010年,美國能源部能源訊息局「2010年世界能源展望-高瞻」報告書,Source: US Energy Information Administration, International Energy Outlook 2010 – Highlights, http://www.eia.doe.gov , November 2010)

再生能源發展的限制(上)

再生能源發展的限制(上)(renewable energy – 1)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

美國能源部(the United States Department of Energy)於2006年進行全球能源消耗形式分析結果如圖一所示。傳統化石燃料仍是位居全球能源消耗量前3名,包括石油、煤炭、天然氣等,分別佔35.43%、28.15%、23.46%,總共佔了全球87.04%的能源消耗量。其次為水力發電佔6.27%、核能發電佔5.79%、與其他再生能源發電佔0.91%。所有的再生能源發電僅佔了7.18%。可見再生能源發電在發展過程面臨許多限制與挑戰。

圖一、2006年美國能源部(the United States Department of Energy)進行全球能源消耗形式分析圖。(http://upload.wikimedia.org/wiki ... on_by_type_2006.png)

能源(Energy)發展的比較

能源(Energy)發展的比較
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

風力發電。(圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Sustainable_energy)

再生能源因為具有可再生性與永續性的環保特色,成為替代傳統化石燃料能源與核能的綠色新能源。但是基於生產技術與現實因素的限制,仍有許多發展上的不確定性與不穩定性,今將全球主要的再生能源太陽能、風力能、生質能與傳統火力發電及核能發電作一比較,如表一。

綠色產業

綠色產業 (Green Industry)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師 / 國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

綠色象徵生命、活力、和諧、自然,幾乎就是環境保護生態保育的代表顏色。所謂「綠色產業 – Green Industry」是有別於傳統的農業、園藝、造林的一種新興產業。「綠色產業」的定義各有差異,唯一明確的是其企業理念,指企業在生產過程中,以環境保 護為基本考量,透過科技改 良技術,力求節省資源、減輕環境污染、無毒、無害,對環境友善的生產機制,均屬於綠色產業。簡而言之綠色產業就是節能減碳的產業。綠色產業與傳統的環保產 業不完全相同,最大的差異是綠色產業的主要目標是永續,包含產業永續、能源永續與環境永續,秉持可回收、低污染、省能源的原則進行永續經營與發展。

全球綠色新政與全球綠色經濟之發展(下)

全球綠色新政與全球綠色經濟之發展(下)(Global Green New Deal, GGND)
臺中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

2009年12月於丹麥哥本哈根舉辦聯合國全球變遷高峰會(United Nations Global Summit on global change)引起人們對氣候變遷與環境問題的關注,各國領袖包括首度參加的美國總統歐巴馬簽訂了哥本哈根協定(Copenhagen Accord),協議將全球溫度的上升控制在2 ℃以內作為重要的目標,並由富裕國家於2010~2012年間投資300億美元,於聯合國氣候變遷綱要公約(UNFCCC)的原則下,協助貧窮國家對抗氣 候變遷的問題。

2010年上海世博會以低碳、綠色作為主題。碳循環、碳足跡、低碳生活的環保方式儼然成為未來全球的主流。【註:碳足跡–Carbon Footprint:指人類活動所需求的產品、服務或某事件的生命週期中,於全球所釋放或累積的所有溫室氣體排放總量。碳足跡計算是由生命週期評估技術 (Life Cycle Assessment, LCA)來計算評估,產品在其整個生命週期中包括製程前端的開採、處理、運輸,和後端的產品使用、再生利用、維護、回收,及最終丟棄等歷程對環境所造成的 影響及衝擊。】

全球綠色新政與全球綠色經濟之發展(上)

全球綠色新政與全球綠色經濟之發展(上)(Global Green New Deal, GGND)
臺中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

圖片來源:Tallent Show@flickr

2003年英國在國家政策能源白皮書 (Energy White Paper 2003)─我們能源的未來─創建一個低碳經濟體 (Our energy future—creating a low carbon economy)最早提出低碳概念與低碳經濟的發展,受到全球各國政府與人類的高度重視。

未來新商機–綠能產業(下)(Green Energy Industry)

未來新商機–綠能產業(下)(Green Energy Industry)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

示範中的軟性有機發光二極體元件。(圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Light-emitting_diode)

2009年行政院於全國能源會議提出「綠色能源產業旭升方案」,鼓勵並支持太陽能和LED光電產業的出口。經建會正推動「國家節能減碳總計畫」十大標竿方案,訂定具體節能目標–每年提升能源效率2%,並訂定減碳目標—預計到2015年時碳排放量回歸到2000年時的排放量(表二)。

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