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1、能源与环境专业导论复习资料第一编 学科与专业第一章 高等工程教育概论天高任鸟飞 海阔凭鱼跃一、简答题1. 科学、技术、工程的概念与辨析2. 简述工程的分类及范围3. 什么是普通高等教育和普通高等学校？简述我国普通高等教育的概况、性质和职能普通高等教育：是在完全中等教育的基础上进行的专业教育，是培养高级专门人才的主要社会活动。普通高等学校：指按照国家规定的设置标准和审批程序批准举办的，通过全国普通高等学校统一招生考试（统招生），招收普通高中毕业生为主要培养对象，实施高等教育的全日制大学、独立学院和职业技术学院、高等专科学校。基本职能：人才培养、科学研究、社会服务、引领文化4. 简述我国高等工程教

2、育概况5. 简述科技和经济发展对工程技术人才的素质要求。第二章 我的专业德才能兼备、术业有专攻1. 动力工程及工程热物理一级学科及二级学科设置概况2. 能源动力类专业设置、培养目标及其培养特色3. 我校能源与动力工程、能源与环境系统工程专业的培养目标、学分要求和课程设置4. 能源动力类专业（能源与动力工程、能源与环境系统工程）的应用领域第三章 我的大学自主学习 创造精彩1. 高等院校的教学特点2. 工科的课程类型与大学的教学环节3. 学习方法的重要性4. 学好理论课，掌握计算机与信息技术基础，强化实践创新5. 正确处理五业（学业、专业、行业、职业、事业）之间相互关系，上演精彩大学第二部分 能源

3、与环境第一章 绪 论重点：1. 掌握资源、能源、能量、能源问题、环境问题的基本概念；2. 掌握能源的分类、环境问题由来与发展；3. 了解能源与经济增长的关系4. 了解全球能源资源的现状和发展趋势；5. 了解主要的全球性环境问题。难点：1. 如何理解能源问题、环境问题以及能源、环境和经济社会发展（3E）的关系。2. 如何理解能源利用对环境产生的影响。3. 我国的能源发展战略是什么？如何理解我国能源发展的战略。一、陈述题1、 到目前为止，人类认识的能量有形式有机械能、热能、电能、化学能、核能、电磁能等六种。2、 回顾人类的历史，可以明显地看出能源和人类文明进步间的密切关系，回顾人类的历史，人类文明

4、的发展经历了采猎文明、农业文明、工业文明和后工业文明四个阶段，相应也经历了薪柴时代、煤炭时代和石油时代三个能源时期。3、 自20世纪70年代以来，全世界面临着人口、资源、能源、环境、气候等诸多问题的挑战。能源问题涉及能源结构、能源效率、能源环境和能源安全四个方面。世界性能源问题主要反映在能源短缺及供需矛盾所造成的能源危机。4、 人类的生存环境是庞大而复杂的多级系统，它包括自然环境和社会环境两大部分。5、 按照形成的原因，环境问题可以分原生环境问题（第一环境问题）和次生环境问题（第二类环境问题）两大类。6、 环境污染对人体健康的危害，大体上可分为急性危害、慢性危害和远期危害，远期危害通常是指致癌

5、、致突变、致畸等问题。二、概念题1. 能量与能源所谓能量：广义地说，就是“产生某种效果（变化）的能力”。反过来说，产生某种效果（变化）的过程必然伴随着能量的消耗或转化。所谓能源：就是指能够直接或经过转换而提供能量的资源。从广义上讲，在自然界里有一些自然资源本身就拥有某种形式的能量，它们在一定条件下能够转换成人们所需要的能量形式，这种自然资源显然就是能源。2. 燃料的发热量（热值）、低位发热量（LHV）、高位发热量（HHV）燃料的发热量（热值）：是指单位重量的固体、液体燃料或单位体积的气体燃料完全燃烧，且燃烧产物冷却到燃烧前的温度时所放出的热量，单位为kJ/kg或kJ/m3。高位发热量（HHV）

6、：是指单位质量（体积）燃料完全燃烧，且燃烧产物中的水蒸气全部凝结成水时所放出的热量，单位为kJ/kg或kJ/m3；低位发热量（LHV）：是燃料质量（体积）完全燃烧，而燃料产物中的水蒸气仍以气态存在时所放出的热量，单位为kJ/kg或kJ/m3。3. 能量单位的术语标准煤当量（coal equivalent）：1 kg-ce = 7000 kcal/kg=29.308 MJ/kg标准油当量（oil equivalent）：1kg-oe = 10000 kcal/kg=41.868 MJ/kg百万吨煤当量（million tons of coal equivalent, Mtce）：1Mtce=29

7、.308109 MJ/kg百万吨油当量 （million tons of oil equivalent, Mtoe）：1Mtoe=41.868109 MJ/kg4. 一次能源和二次能源一次能源：即在自然界中天然存在的，可供直接利用的能源，如煤、石油、天然气、风能、水能、地热能等。二次能源：即由一次能源直接或间接加工、转换而来的能源，如电力、蒸汽、焦炭、煤气、氢气以及各种石油制品等。5. 常规能源与新能源常规能源：在相当长的历史时期和一定的科学技术水平下，已经被人类长期广泛利用的能源，不但为人们所熟悉，而且也是当前主要能源和应用范围很广的能源，如煤炭、石油、天然气、水力、电力等。新能源：一些虽属

8、古老的能源，但只有采用先进方法才能加以利用，或采用新近开发的科学技术才能开发利用的能源；有些能源近一二十年来才被人们所重视，新近才开发利用，而且在目前使用的能源中所占的比例很小，但很有发展前途的能源，如太阳能、地热能、潮汐能、生物质能和核能等。6. 可再生能源与不可再生能源可再生能源：在自然界中可以不断再生并有规律地得到补充的能源，如太阳能和由太阳能转换而成的水能、风能、生物质能等。它们可以循环再生不会随其本身的转化或人类的利用而日益减少。不可再生能源：经过亿万年形成的、短期内无法恢复的能源，如煤、石油、天然气、核燃料等。它们随着大规模地开采利用，其储量越来越少，总有枯竭之时。7. 能源消费弹

9、性系数e ，式中E为前期能源消费量（亿吨标煤）；E为本期能源消费增量（亿吨标煤）；M为前期经济产量（亿美元）；M为本期经济产量增量（亿美元）。根据公式中分子选择的不同又可分为一次能源消费弹性系数和电力消费弹性系数，不特别说明一般是指一次能源消费弹性系数。8. 自然资源广泛存在于自然界并能为人类利用的自然要素，是人类生存的重要基础，是人类生产生活所需的物质和能量的来源，是生产布局的重要条件和场所。9. 环境与环境问题（从中国法律界定角度）环境：中华人民共和国环境保护法规定，环境指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、自

10、然遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。环境问题：狭义上，由于人类的生产和生活活动，使自然生态失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。广义上，自然力或人力引起生态平衡遭到破坏，最后直接或间接影响人类生环境问题是指人类为其自身生存和发展，在利用和改造自然界过程中，对自然环境造成的破坏和污染，以及由此产生的危害人类生存和社会发展的各种不利效应。存和发展的一切客观问题。10. 自然环境与社会环境自然环境：是指人类目前赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物，以及地壳的稳定性等自然因素的总和。用一句话概括，就是直接

11、或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体。社会环境：是指人类的社会制度等上层建筑条件，包括社会的经济基础、城乡结构以及与各种社会制度相适应的政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学的观念与机构等。它是人类在长期生存发展的社会劳动中形成的，是在自然环境的基础上，人类通过长期有意识的社会劳动，加工和改造了的自然物质，创造的物质生产体系，以及积累的物质文化等构成的总和。11. 原生环境问题与次生环境问题原生环境问题：又称为第一环境问题，是指由自然因素自身的夫衡和污染引起的环境问题，如火山爆发、洪涝、干旱、地震、台风等自然界的异常变化、因环境中元素自然分布不均引起的地方病以及自然界中放射性

12、物质产生的放射病等。次生环境问题：又称为第二环境问题，是指由人为因素造成的环境污染和自然资源与生态环境的破坏。人类开发利用自然资源时，超越了环境自身的承载能力，使生态环境质量恶化或自然资源枯竭的现象，这些都属于人为造成的环境问题，通常所说的环境问题主要是指次生环境问题。12. 温室效应与气候变化温室效应：由于大气层中某些气体对地球辐射的红外线有很强的吸收作用，从而导致地球温度不断上升，产生类似温室大棚的一种吸热效应。或者表述为：太阳短波辐射透过大气射入地面，地面增暖后放出的长波辐射被大气中的CO2等物质吸收，而产生大气变暖的效应。气候变化：联合国气候变化框架公约将“气候变化”定义为：“经过相当

13、一段时间的观察，在自然气候变化之外由人类活动直接或间接地改变全球大气组成所导致的气候改变。”13. 酸雨酸雨（acid rain）也成酸性降水，是指pH值小于5.6的大气降水，包括雨、雪、霜、雹、雾和露等各种降水形式。一般雨水的pH值为6左右，呈现弱酸性，主要是天然降水中溶解了CO2所致。国际上将pH值5.6作为判断酸雨的界限，当降水酸度pH4.9时称为重酸雨。14. 臭氧、臭氧层与臭氧层空洞及其成因臭氧（O3）：在大气中的含量非常微少，仅占一亿分之一。臭氧在大气中从地面到70km的高空都有分布，其最大浓度在中纬度24km的高空，向极地缓慢降低，最小浓度在极地17km的高空。臭氧层：臭氧层是大

14、气平流层中臭氧浓度最大处，臭氧层是地球的一个保护层，太阳紫外线辐射大部被其吸收。存在于距地面高度2030km范围平流层的臭氧含量占这一高度上的空气总量的十万分之一。臭氧层空洞：臭氧层空洞是大气平流层中臭氧浓度大量减少的空域。臭氧层空洞的成因：对南极臭氧洞形成原因的解释有三种，即大气化学过程解释（O3O2+O），太阳活动影响（光化学反应，NO2+O3NO3+O2和大气动力学解释（稀释作用）。15. 系统的定义、特点系统：由相互作用和相互依赖的若干组成部分按一定规律结合而成的、具有特定功能的有机整体，而且这个系统本身又是它所属的一个更大的系统的组成部分。特点：整体性 关联性 目的性 环境适应性 有

15、序性 动态性16. 系统工程学的定义、特点系统工程学：对系统进行合理规划、研究、设计和运行管理的思想、步骤、组织和技巧的总称。特点：研究方法的总体性 处理问题的综合性 组织管理上的科学化和现代化三、简答题1. 简述能源的分类方式，按地球上能源的来源分能源可分为哪几类？Ref P4-5能源形式多样，为了从不同的侧重面来反映各种能源的特征，目前有不同的分类方法。通常采用的分类方法由1）按能源的来源、形成、使用分类进行分类；2）从技术、环保角度进行分类。按地球上能源的来源分能源可分为三类：1）第一类能源是来自地球外天体的能源。人们现在使用的能源主要来自太阳能，故太阳有“能源之母”的说法。2）第二类能

16、源是地球自身蕴藏的能量。这里主要指地热能资源以及原子能燃料，还包括地震、火山喷发和温泉等自然呈现出的能量。3）第三类能源是地球和其他天体引力相互作用而形成的。这主要指地球和太阳、月球等天体间有规律运动而形成的潮汐能。2. 简述全球能源资源的现状与发展趋势1）世界化石能源资源的分布极不平衡。2）能源结构多元化趋势更为显著，煤炭、石油、天然气、核能以及各种可再生能源并存。3）能源消费与需求的增长迅速，OECD国家能源消费占世界消费总量的50%以上，70%的需求增长来自发展中国家4）能源利用和发展与气候变化的关系越来越密切，绿色能源和低碳能源成为未来能源发展的主流。5）能源问题有国际化政治化的趋势。

17、目前，全球石油贸易量占能源贸易量的70%以上，非供求因素对国际油价波动的影响越来越明显。3. 能源问题涉及的主要内容有哪些？简述我国能源发展的现状和问题。能源问题涉及能源结构、能源效率、能源环境和能源安全四个方面。世界性能源问题主要反映在能源短缺及供需矛盾所造成的能源危机。我国能源发展面临的主要问题有：1）能源资源品种丰富，人均占有量较少。2）能源消费以煤为主，能源结构需要优化。3）能源建设不断加强，能源效率仍然较低。4）能源生产迅速增长，生态环境压力明显。5）能源需求继续增加，可持续发展面临挑战。4. 按照形成原因，环境问题可分为哪两类？简述其具体内容。按照形成的原因，环境问题可以分为两类：

18、（1）原生环境问题。又称为第一环境问题，是指由自然因素自身的夫衡和污染引起的环境问题，如火山爆发、洪涝、干旱、地震、台风等自然界的异常变化、因环境中元素自然分布不均引起的地方病以及自然界中放射件物质产生的放射病等。（2）次生环境问题。又称为第二环境问题，是指由人为因素造成的环境污染和自然资源与生态环境的破坏。人类企开发利用自然资源时，超越了环境自身的承载能力，使生态环境质量恶化或自然资源枯竭的现象，这些部属于人为造成的环境问题，而通常所说的环境问题主要是指次生环境问题。5. 环境问题的发展包括哪几个阶段，简述其特点。环境问题的发展包括四个阶段，各阶段的具体特点如下：1）环境问题萌芽阶段（工业革

19、命以前）：人类在诞生以后很长的岁月里，只是天然食物的采集者和捕食者，人类对环境的影响不大，环境问题不突出。2）环境问题的发展恶化阶段（工业革命至20世纪50年代前）：伴随着蒸汽机的发明和广泛使用，工业得到了快速地发展，环境问题也随之发展且逐步恶化。此时的环境污染尚属局部、暂时的，其造成的危害也有限。因此，环境问题未能引起人们的足够重视。3）环境问题的第一次高潮（20世纪五六年代）：环境问题日益突出，震惊世界的公害事件接连发生，在工业发达国家因环境污染已达到严重程度，直接威胁到人们的生命和安全，成为重大的社会问题，激起广大人民的不满，并且也影响了经济的顺利发展。工业发达国家把环境问题列入了国家议

20、事日程。4）环境问题的第二次高潮（20世纪80年代以后）：人类经济与社会发展是以扩大开采自然资源和无偿利用环境为代价的，一方面创造了空前巨大的物质财富和前所未有的社会文明，另一方面也造成全球性的生态破坏、资源短缺、环境污染加剧等重大问题。全球环境的恶化也从根本上削弱和动摇了现代经济社会赖以存在和持续发展的基础。四、论述题1 全球性环境问题主要有哪些？以1种你较为熟悉的环境问题为例，简述一种全球性环境问题的成因和应采取的解决措施，结合谈谈你对我国环境现状的认识。1）全球性环境问题主要包括气候变暖、臭氧层破坏、酸雨、生物多样性锐减、森林草原锐减、土地荒漠化、水污染、大气污染海洋污染、危险废物越境转

21、移等问题，以及由上述问题带来的能源、资源、饮水、住房、灾害等一系列问题。2）大气污染。（1）大气污染通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象。凡是能使空气质量变坏的物质都是大气污染物。目前已知的大气污染物约有100多种，造成大气污染的原因有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气、核爆炸等）两种，且以后者为主，尤其是工业生产和交通运输所造成的。（2）大气污染的主要过程由污染源排放、大气传播、人与物受害这三个环节所构成。按大气污染物的存在状态可分为两大类：一种是气溶胶

22、状态污染物；另一种是气体状态污染物。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等；气体状态污染物主要有SOx、NOx、CO2、碳氢化合物、光化学烟雾和卤族元素等。（3）控制措施：可采用减少污染源排放（脱硫脱氮除尘），切断大气传播途径等。3）认识：政府主导、企业市场化运作、全民参与、强化意识。（具体细化，不少于100字）2 简述我国能源开发利用的现状和特点，结合实际谈谈你对我国能源发展战略的理解。3 能源的开发和消费对环境有何影响？，并简述减少环境效应的措施。第二章 能源转换与利用技术重点：1. 掌握能量的基本性质、能量转换和储能的基本概念和方式。2. 掌握能源利用评价的概念和基

23、本内涵。3. 了解能量转换的基本原理（热力学定律）。难点：1. 能量转换的基本原理和途径，及其在生活实际的应用实例分析。2. 能源储存与节能和用能的关系。一、陈述题1. 能量的性质主要有状态性，可加性，传递性，转换性，做功性和贬值性。2. 到目前为止，人类认识的能量有机械能、热能、电能、辐射能、化学能和核能六种形式。通常所说的能量转换是指能量形态上的转换，主要的能量转换过程包括化学能转换为热能、热能转换为机械能和机械能转换为电能等转换形式。3. 热力学是研究能量属性及其转换规律的科学，热力学三大定律是能量转换的基本原理，主要包括能量守恒与转化定律、热力学第二定律和热力学第三定律。4. 按能量转

24、换的能力，各种不同形式的能量可分为无限转换能（高质能）、有限转换能（低质能）和非转换能（废能）三大类。5. 化学能转化为热能是人类利用能量最古老的方式，化学能转换为热能的方式大都是通过燃料的燃烧实现的，对于不同形式的燃料，目前通常采用的燃烧方式有层燃、室燃和流化床燃烧三种。6. 燃料化学能转化为热能后，一部分直接作为终端能源直接利用（如民用采暖，纺织、印染、化工等工艺用热）；另一部分可转化为机械能或电能。将热能转换为机械能的装置称为热机，目前应用最广泛的热机有内燃机、蒸汽轮机、燃气轮机等。二、概念题1. 能量守恒定律能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一

25、个物体转移到另一个物体。2. 热力学第二定律3. 热力学第三定律通常表述为绝对零度时，所有纯物质的完美晶体的熵值为零。 或者绝对零度（T=0K）不可达到。4. 热力学第零定律热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，那么它们也必定处于热平衡。热力学第零定律是热力学三大定律的基础。5. 燃烧效率和锅炉效率燃烧效率：是指实际燃烧所释放出的化学能占燃料具有化学能的比例，%，它是衡量燃烧技术（设备）的重要指标。锅炉效率：是锅炉的有效利用热占输入锅炉总热量的百分比，%。6. 蒸汽轮机、燃气轮机和内燃机蒸汽轮机：简称汽轮机，是将蒸汽的热能转换为机械能的热机。燃气轮机：是以

26、高温高压的燃气作为工作介质，将燃气的热能转换为机械能的热机。内燃机：是将液体或气体燃料与空气混合后，直接输入气缸内部的高压燃烧室燃烧，并将其放出的热能直接转换为动力的热力发动机。广泛应用于车辆，大多为往复式的结构。7. 抽水蓄能水电站抽水蓄能水电站：利用电网中负荷低谷时的电力，把下水库的水抽到上水库蓄能，待电网高峰负荷时，再放水到下水库进行发电的一种水电站。三、简答题1 能量贬值的本质是什么？结合生活实际举例说明能量贬值的现象。1）能量贬值是自然界的普遍现象。能量转换过程总是朝着能量贬值的方向进行，即一切实际过程均朝着总（火用）减少的方向进行，由（火无）转换为（火用）是不可能的。高品质的能量可

27、以全部转换成低品质的能量。能量传递过程也总是自发地朝着能量品质下降的方向进行。能量品质提高的过程不可能自发地单独进行。一个能量品质提高的过程必定伴随另一个能量品质下降的过程，并且这两个过程是同时进行的，即这个能量品质下降的过程就是实现能量品质提高过程的必要的补偿条件。2）实际过程中，以下几种情况都会使能量贬值：（1）热能从高温传向低温，直至接近环境温度；（2）流体从压力高处流向压力低处，直至接近与环境相平衡的压力； （3）物质从浓度高处扩散转移到浓度低处，直至接近与环境相平衡的浓度；（4）物体从高的位置降落到稳定的位置；（5）电荷从高电位迁移到接近于环境的电位。2 简述储能的概念和重要性，举例

28、说明不同形式的能量是如何储存的。1）当能量的生产量大于与需求时，总希望多余的能量能够储存下来，以满足能量需求与生产时间和空间上的差异，实现节能的目的。2）能量的形式多种多样，能量的储存方式也是多种多样。（1）化学能：储存于燃料当中（2）机械能：飞轮、弹簧（3）热能：蓄热材料、相变材料、建筑物墙壁、地板和其他围护结构。（4）电能：蓄电池、电容器、抽水蓄能电站3 简述能源评价的意义与作用及其主要内容。1）能源评价的意义与作用是为了正确地选择和使用能源，对各种能源的现实性、可用性和经济性所进行的综合评价。2）能源评价涉及的主要内容包括：储量、能源密度、储能的可能性、供能的连续性、能源的地理分布、开发

29、费用和利用能源的设备费用、运输费用与损耗、能源的可再生性、能源的品位和能源利用对环境的影响等。4 简述热力发电厂的工作原理和热力系统组成。工作原理：首先燃料要经过燃料制备变为煤粉，然后进入锅炉燃烧释放出能量，所释放的能量被锅炉受热面内部的工质吸收，工质的状态从水变为饱和蒸汽，再进一步变为过热蒸汽，过热蒸汽进入汽轮机，推动叶片，带动汽轮机主轴旋转，进一步带动发电机旋转，产生电能，最终完成了化学能到电能的转化。发电厂热力系统：包括主蒸汽、再热蒸汽系统、回热系统、除氧系统、旁路系统等。5 简述储热的方式和基本原理，就一种常见的储能形式谈谈其储能原理。热能储存的方法一般可以分为显热储存、潜热储存和化学

30、储存三大类。1）显热储存：是通过蓄热材料温度升高来达到蓄热的目的。蓄热材料的比热容越大，密度越大，所蓄的热量也越多。水的比热容很大，单位体积的热容也大，因此水是一种比较理想的蓄热材料。对于采用空气为工作介质的太阳能采暖系统，装置，通常选用岩石床作为热储存装置中的蓄热材料。2）潜热储存：是利用蓄热材料发生相变而储热。由于相变的潜热比显热大得多，因此潜热储存有更高的储能密度。通常潜热储存都是利用固体-液体相变蓄热；因此，熔化潜热大、熔点在适应范围内、冷却时结晶率大、化学稳定性好、热导率大、对容器的腐蚀性小、不易燃、无毒以及价格低廉是衡量蓄热材料性能的主要指标。3）化学储存：利用化学及电化学反应储存

31、热能。第三章 化石燃料能源重点：1. 掌握常规化石能源的种类和特点。2. 掌握洁净煤技术的概念和内涵。3. 了解世界和我国化石能源资源、生产和利用的特点4. 了解洁净煤技术的原理、特点和发展趋势。难点：1. 洁净煤技术的内涵、特点和发展趋势。2. 未来化石能源的发展方向。一、陈述题1、 煤炭是地球上迄今探明最丰富的化石能源，是人类生产、生活所依赖的主要能源。为了表征不同煤炭的性质，通常对其进行工业分析、元素分析和发热量测定等分析。2、 煤的分类有多种方法，对于动力用煤，一般根据Vdaf的大小将煤炭划分为无烟煤、贫煤、烟煤和褐煤等四大类。3、 天然气主要由甲烷、乙烷、丙烷和丁烷等烃类组成，其中甲烷占80%90%，其它主要的有害杂质是CO2、H2O、H2S和其他含硫化合物。天然气可以分为纯天然气、石油伴生气、凝析气、煤层气和可燃冰（天然气水合物）。4、 洁净煤技术是指煤炭从开采到利用的全过程中，在减少污染物排放和提高利用效率的加工、转化、燃烧及污染控制等方面的新技术，主要包括洁净生产加工技术、高效洁净转化技术，高效洁净燃煤发电技术以及烟气污染排放治理技术四方面。二、概念题1. 煤层气煤层气：是指赋存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的