Question

4．6月5日是世界環(huán)境日，今年我國的主題是“低碳減排，綠色生活”．人類對能源的需求越來越大，世界能源危機日益突出，如何合理利用和開發(fā)能源，提高能源的利用率，實現(xiàn)低碳減排，已成為世界各國共同關注的問題．
（1）為實現(xiàn)減排目標，國家大力推廣風力發(fā)電．我國沿海地區(qū)風力發(fā)電項目已全面啟動，沿海壯觀的風電場走廊即將形成（如圖甲所示）．假如1.2×10⁶kW的風電場項目全面建成之后，所有機組發(fā)電1h，可提供多少kW•h的電能？這些電能相當于多少千克煤炭完全燃燒所釋放出來的能量？（煤的熱值為q=3.0×10⁷J/kg，1kW•h=3.6×10⁶J；燃料完全燃燒所釋放出來的能量：Q=mq）
（2）充分利用太陽能，符合節(jié)能減排的理念．太陽能熱水器（如圖乙所示）已走進了千家萬戶，小名家的太陽能熱水器接受太陽能的總有效面積為2m²，熱水器每平方米的面積上1h得到的太陽輻射能平均為2.52×10⁶J，熱水器僅能把接收的太陽能的50%轉化為水的內能，若光照3h可以使熱水器內初溫為20℃、質量為100kg的水溫度升高多少攝氏度？已知水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃）

Answer 1

分析 （1）知道風電場的功率和工作時間，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出提供的電能，由題意可知煤炭完全燃燒所釋放出來的能量Q_放=W，利用Q=mq求出煤炭的質量；
（2）先求出熱水器吸收的太陽能，乘以轉化效率求出水吸收的熱量，再根據(jù)Q_吸=cm△t求出水溫度的變化值．

解答 解：（1）由P=$\frac{W}{t}$可得，可提供電能：
W=Pt=1.2×10⁶kW×1h=1.2×10⁶kW•h=4.32×10¹²J，
由題意可知，煤炭完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=W=4.32×10¹²J，
由Q_放=mq可得，燃燒煤炭的質量：
m=$\frac{Q}{q}$=$\frac{4.32×{10}^{12}J}{3.0×{10}^{7}J/kg}$=1.44×10⁵kg；
（2）熱水器吸收的太陽能：
E=2.52×10⁶J/（m²•h）×2m²×3h=1.512×10⁷J，
由η=$\frac{{Q}_{吸}}{E}$×100%可得，水吸收的熱量：
Q_吸=E×50%=1.512×10⁷J×50%=7.56×10⁶J，
由Q_吸=cm△t可得，水溫度升高的值：
△t=$\frac{{Q}_{2}}{cm}$=$\frac{7.56×{10}^{6}J}{4.2×{10}^{3}J/（kg•℃）×100kg}$=18℃．
答：（1）可提供4.32×10¹²J的電能；煤炭的質量是1.44×10⁵kg；
（2）水升高的溫度是18℃．

點評 本題考查了電能、熱量、質量、溫度變化量的計算，關鍵是公式及其變形式的靈活運用，要注意的是水吸收的熱量和太陽能熱水器吸收太陽能的關系．