Question

3．如題圖所示，中國(guó)研發(fā)的二進(jìn)制地?zé)岚l(fā)電是利用熱源進(jìn)行二次發(fā)電，渦輪機(jī)1是被高溫、高壓水蒸汽推動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)1發(fā)電；渦輪機(jī)2是利用沸點(diǎn)較低的介質(zhì)戊烷或異丁烷之類的有機(jī)物質(zhì)、氨與水的混合液等進(jìn)行加熱，產(chǎn)生低溫、高壓蒸汽推動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)2發(fā)1體發(fā)電．這樣高溫和低溫蒸汽都能夠被充分利用．據(jù)推算日本到2020年可開(kāi)發(fā)12萬(wàn)千瓦的低溫（53～120℃）熱源進(jìn)行發(fā)電．
（1）地?zé)岚l(fā)電是把地下熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，然后再轉(zhuǎn)換為電能的生產(chǎn)過(guò)程．
（2）這些推動(dòng)渦輪機(jī)的高壓氣體是水或低溫介質(zhì)汽化產(chǎn)生的；若回灌井中水的深度為h，井的上端水所受蒸汽壓強(qiáng)為p，則回灌井中水產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)是ρ_水gh+p．
（3）若煤的燃燒值約為3.0×10⁷J/kg，到2020年日本利用二進(jìn)制發(fā)電每小時(shí)可節(jié)約48噸標(biāo)準(zhǔn)煤（假設(shè)利用煤發(fā)電的效率為30%）

Answer 1

分析 （1）根據(jù)“渦輪機(jī)1是被高溫、高壓水蒸汽推動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)1發(fā)電”可知，熱能先轉(zhuǎn)化為渦輪機(jī)的機(jī)械能，再轉(zhuǎn)化為電能；
（2）分析水或低溫介質(zhì)前后的狀態(tài)，可判斷是哪種物態(tài)變化；
回灌井中水產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)等于上方水產(chǎn)生的壓強(qiáng)和上方蒸汽壓強(qiáng)之和，據(jù)此求解；
（3）根據(jù)低溫?zé)嵩窗l(fā)電的功率和時(shí)間計(jì)算出產(chǎn)生的電能；用標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)電產(chǎn)生的電能與它相等，再根據(jù)用煤發(fā)電的效率η=$\frac{{W}_{電}}{{Q}_{放}}=\frac{{W}_{電}}{mq}$可計(jì)算節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量．

解答 解：（1）渦輪機(jī)1是被高溫、高壓水蒸汽推動(dòng)后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)1發(fā)電的，地下熱能先轉(zhuǎn)換為渦輪機(jī)1的機(jī)械能，
渦輪機(jī)1帶動(dòng)發(fā)電機(jī)1發(fā)電，再將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）水或低溫介質(zhì)是液態(tài)的，水或低溫介質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楦邏簹怏w的過(guò)程是汽化現(xiàn)象；
回灌井底部受到上方水產(chǎn)生的壓強(qiáng)和上方蒸汽壓強(qiáng)，
所以回灌井中水產(chǎn)生的最大壓強(qiáng)：p_最大=ρ_水gh+p；
（3）根據(jù)題意可知，低溫?zé)嵩窗l(fā)電功率P=12×10⁴kW，工作時(shí)間t=1h，
所以低溫?zé)嵩串a(chǎn)生的電能：
W_電=Pt=12×10⁴×10³W×3600s=4.32×10¹¹J，
用標(biāo)準(zhǔn)煤發(fā)電產(chǎn)生的電能與它相等，又因?yàn)橛妹喊l(fā)電的效率η=$\frac{{W}_{電}}{{Q}_{放}}=\frac{{W}_{電}}{mq}$，
所以可節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤的質(zhì)量：m=$\frac{{W}_{電}}{ηq}$=$\frac{4.32×1{0}^{11}J}{30%×3.0×1{0}^{7}J/kg}$=4.8×10⁴kg=48t．
故答案為：（1）機(jī)械，電；（2）汽化，ρ_水gh+p；（3）48．

點(diǎn)評(píng) 本題主要考查了能量轉(zhuǎn)化問(wèn)題、壓強(qiáng)的計(jì)算和發(fā)電效率的計(jì)算等知識(shí)點(diǎn)，是一道綜合試題；正確理解文中的相關(guān)信息是解題的關(guān)鍵．