第一节潜在热能的发现
1.人造太阳：3000年取之不尽的能源
1991年11月9日，物理学家们用欧洲联合环形聚变反应堆在1.8秒内再造了太阳，这是在一个大环（一种直径20米的不锈金属）里实现的首次热核反应。
质量较小的氢原子核，如氕、氘、氚、氦核、锂核等，在很高的温度下能互相结合成新的核，并释放出大量的能量，称之为原子核的聚变。
上述反应式最后的数字表示所释放的能量，如在第一个反应式中，两个氘发生聚变反应，生成一个中子和一个氦的同位素核（32He），同时放出3.25Mev能量（1Mev=1.60×10-13焦耳），平均一个氘核聚变时放出1.625Mev能量。
假设有2克氘（1mol）发生聚变，则所放出的能量将高达1.56×1011焦耳的能量，相当于40万度电的能量，是同样质量的铀核裂变产生的能量的4倍。
自然界中氘的储存量是十分丰富的，在氦同位素中，氘的自然丰度很高。按重量计算，由氘结合而成的海水约占海水重量的六千分之一。地球表面海水总贮量为1018万吨，每克氘聚变产生20万度电的能量，由此可以算出海水中所贮的氘全部发生聚变将产生大量的电能。
按目前世界耗能水平来说，估计这些能量可供人类使用几百亿年！因此实现核聚变反应，对人类文明无疑是一个很大的促进。
我们知道核聚变问题的关键是要使两个核足够靠近才能发生核反应，这就需要克服强大的库仑斥力。科学家们计算，若把反应核加热到一亿度左右的高温，就可以发生这种核聚变反应——热核反应。上面提到的物理学家们再造的太阳，其温度已达到2亿度，差不多是太阳内部温度的10倍！看来，人类长期以来的梦想——利用聚变解决能源问题，在不久的将来就会成为现实，那时我们就不必为停电而发愁了。
2.垃圾热能利用
垃圾供热一直是垃圾产业的重要内容，因为热能本身是宝贵的资源。长期以来，各国和地区都把垃圾开发的重点放在焚烧获取能源上。垃圾的热值对于获取能源极为重要，一般垃圾热值达到每千克2600千焦就可以回收到热能。据测算，1千克普通垃圾可产生相当于0.2千克煤发出的热量。比如现在很多城市一年能产生400万吨左右的垃圾，这些垃圾相当于80多万吨煤。一个有20万人的住宅区，一天能产生240吨垃圾，按现有的焚烧技术回收40％计算，则可获得2880吨左右50℃以上的热水。由此可见，一座城市的垃圾就像许多的“露天煤矿”，可以无限开采，因为垃圾到处都有，每天产生并“免费”供应。垃圾可以用于铺路、制砖、改良土壤、围海造田等。
目前，国际上有4种垃圾燃烧利用法：德国、日本等大多数国家采用所谓内核烧结法，就是把垃圾分选好，直接利用它本身的热能而不用其他辅助燃料使其自燃；美国、意大利等部分国家将垃圾制成沼气，比如美国已经建有全球最大的垃圾沼气站，每天生产的甲烷气达28万立方米；英国利用垃圾转化为石油，扩大再生产；法国、印度则将垃圾制成固体燃料，这些燃料中的热值有的相当于同量煤的90％，而且不会产生烟尘，具有很高的使用价值。
目前我国已经研究出垃圾内核烧结法。这一技术的主要特点是：垃圾不用分类就可以入炉，也不需要加其他辅助燃料。浙江也提出了一种名叫“煮米粥”的处理垃圾的方法，就是在一个经过特殊设计的方形或圆形的炉膛里焚烧垃圾，在800℃～900℃的高温下，用鼓风机带来的气流搅动，使垃圾在翻滚中混合均匀受热，从而达到高效燃尽，这一过程好似煮米粥。等焚烧后，垃圾的体积可以减少90％以上，处理3吨杭州西湖的干污泥热量相当于烧1吨煤。
第二节热能的长期探究
1.温室效应
温室效应，又叫“花房效应”，是大气保温效应的俗称。温室效应是大气中某些微量气体含量增加，引起地球平均气温升高的现象。这些微量气体称为温室气体，主要有二氧化碳、甲烷、二氧化氮和氟利昂等。
太阳辐射透过大气，除了很少一部分被吸收外，其他大部分到达地面。地表又以红外辐射的形式（热量）向外辐射，被大气中的二氧化碳等温室气体和水汽所吸收，从而阻止了地球热量向空间散发，使大气层增温，增大了热效应。
之所以有“花房效应”这一说，是因为人们把温室效应比喻为花房温室的玻璃或塑料薄膜的覆盖层那样，射入温室内的阳光中的红外线不易穿透此覆盖层而反射出去，从而使室内产生增温和保湿的效应。
人类自工业革命以来，不断地向大气中排入二氧化碳等吸热性强的温室气体，大气的温室效应也随之加剧，引起了全球气候变暖等一系列严重问题，受到世界各国的关注。那么你知道温室效应给我们带来的危害有哪些吗？危害有：地球上的病虫害和传染疾病会增加；海平面上升；气候反常，海洋风暴增多；土地干旱，沙漠化面积增大等。
2.太阳能
大家知道，太阳能是取之不尽、用之不竭的巨大能源。利用太阳光给人类提供能源，将能解决地球上日益紧张的能源危机。人类对太阳能的利用，可以通过各种途径和方法，最基本的就是实现光-热-电的转换。
光热转换是人类直接采集太阳光能量的方法。转换装置基本上分为平板式集热器和聚光式集热器两种。前者是阳光直接照射在黑色粗糙表面上变热，后者是用反射镜或透镜聚光产生热，如太阳能住宅。在屋顶上装上太阳能集热器，它由一个玻璃盒组成。太阳光穿透双层玻璃，照射到用薄铁皮制成的集热板上，集热板被晒热，光变成了热。当空气从集热板下面流过，就可以把热量带走。需要时可通过风道，送到房间里取暖。这就是光热转换的过程。
3.太阳能热水器
在我们的日常生活中，太阳能热水器发挥着越来越大的作用。
太阳能热水器就是吸收太阳的辐射热能，加热冷水供人们在生活、生产中使用的节能设备。它是太阳能成果应用中的一大产业，为百姓提供环保、安全节能、卫生的新型热水器产品。
太阳能热水器主要是利用太阳的能量将水从低温度加热到高温度的装置，是一种热能产品。太阳能热水器是由全玻璃真空集热管、储水箱、支架及相关附件组成，把太阳能转换成热能主要依靠玻璃真空集热管。集热管受阳光照射面温度高，集热管背面温度低，管内水便产生温差反应，利用热水上浮冷水下沉的原理，使水产生微循环而达到所需温度。
4.激光冷却
我们对于激光冷却还不是很熟悉，简单来说激光冷却就是利用激光和原子的相互作用来减慢原子运动以获得超低温原子的高新技术。这一技术在1985年由美国国家标准与技术研究院的菲利浦斯和斯坦福大学的朱檬文的实验首先得以实现。
这一实验成功之后他们并没有停止继续探索的脚步，进一步用三维激光束形成磁光将原子囚禁在一个空间的小区域中加以冷却，获得了更低温度的“光学黏胶”。紧接着，许多激光冷却的新方法不断涌现，其中较着名的有“速度选择相干布居囚禁”和“拉曼冷却”。
“速度选择相干布居囚禁”这一技术由法国巴黎高等师范学院的柯亨·达诺基提出。“拉曼冷却”是由朱棣文提出。其实不论是什么样的激光冷却技术，他们都利用这种激光冷却的技术获得了低于光子反冲极限的极低温度。
5.地热能
关于地热在前面我们已经作了一些介绍。我们知道既然有地热就有地热能，一般来说地热能是可再生资源。
地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。地球内部的温度高达7000℃，而在160～200英里（1英里＝1.609千米）的深度处，温度会降至650℃～1200℃。透过地下水的流动和熔岩涌至离地面1000～5000千米的地壳，热力得以被转送至较接近地面的地方。高温的熔岩将附近的地下水加热，这些加热了的水最终会渗出地面。运用地热能最简单和最合乎成本效益的方法，就是直接取用这些热源，并抽取其能量。
人类关于对地热能的利用可分为地热发电和直接利用两大类，而对于不同温度的地热利用的范围也不同。比如地热在20℃～50℃之间，我们可以用其养殖和饲养牲畜，给土壤加温，脱水加工；地热在50℃～100℃之间，我们可以用来供暖，温室生产，家庭用热水，工业干燥；地热在200℃～400℃之间，我们就可直接用其发电及综合利用；地热在150℃～200℃之间，我们可以用于双循环发电、制冷、工业干燥和工业热加工。目前，随着科技的不断发展，许多国家为了提高地热利用率，则采用梯级开发和综合利用的办法，如热电联产联供、热电冷三联产、先供暖后养殖等。随着现代技术的日新月异，地热能将更广泛地应用于我们的生活之中，慢慢取代一些我们现在用到的常规性能源。
