Question

5．如圖所示，在潮汐發(fā)電與海水淡化模擬系統(tǒng)內，A為模擬海洋，B為人工水庫，D和C分別為儲水池，B中的海水經虹吸管利用虹吸現象吸到FE后流入C池．
（1）陽光照射到由吸熱儲水材料構成的EF上產生大量水蒸氣，水蒸氣上升遇到溫度較低的透明板GH凝聚成水滴經水管流到D中．則D池中是淡水；在此過程中發(fā)生了汽化、液化物態(tài)變化．
（2）在B、C和D中不同類型水的密度分別是ρ₁、ρ₂、ρ₃之間的大小關系是ρ₂＞ρ₁＞ρ₃．
（3）若B中共有質量為m的海水被虹吸管吸走，除經虹吸管吸進C中質量為m₁的水以外，其余的水全部被陽光蒸發(fā)，經水管流入D中的水質量為m₂，則蒸發(fā)的水轉化為D水池中的轉化率是多少？
（4）B是半徑為r的圓柱體，早晚海水漲潮時最高水面距進、出水口的高度差是h，若水輪發(fā)電機把海水所做的功轉化為電能的效率為η，每天發(fā)電量是多少？

Answer 1

分析 （1）物體由液態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)的過程叫汽化；物體由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的過程叫液化；重力的方向是豎直向下的；
（2）若將海水看成是純水和其它物質（如氯化鈉等）混合物，通過混合物體密度關系分析說明；
（3）由題D中水的質量與參與被蒸發(fā)的海水質量的百分比為蒸發(fā)轉化效率，由此計算；
（4）根據W=Gh計算每次漲潮或退潮海水做功，再根據發(fā)電機的轉化效率計算一天的發(fā)電量．

解答 解：（1）儲水材料構成的EF上的水吸熱汽化水蒸氣，水蒸氣上升遇到溫度較低的透明板GH放熱液化成水滴，由于受到重力水沿傾斜的GH流下到D池中；
（2）混合物質的密度介于兩種物質密度之間．B是海水，經EF一部分汽化后注入C中，減少了密度較低小的水，所以C中水密度比B中大，B中海水密度比D中純水密度大，故三種水密度關系為）ρ₂＞ρ₁＞ρ₃；
（3）被蒸發(fā)的水的質量是：m_氣=m-m₁，
轉化成D中水的質量為m₂，
所以轉化率：$\frac{{m}_{2}}{m-{m}_{1}}$×100%；
（4）由題B中海水的重力：G=mg=ρ₁Vg=ρ₁πr² hg，
每次漲潮或退潮海水做功為：W=G×$\frac{1}{2}$h=$\frac{1}{2}$ρ₁πr² h²g，
每次漲潮或退潮海水B中海水上升或下降高度為$\frac{1}{2}$h，
每天早潮、晚潮發(fā)電量為：W_總=4Wη=4×$\frac{1}{2}$ρ₁πr²h²gη=2ρ₁πr²h²gη．
故答案為：
（1）D；汽化；液化；
（2）ρ₂＞ρ₁＞ρ₃；
（3）蒸發(fā)的水轉化為D水池中的轉化率是$\frac{{m}_{2}}{m-{m}_{1}}$×100%；
（4）每天發(fā)電量是2ρ₁πr²gh²η．

點評 本題通過海水淡化系統(tǒng)考查了物態(tài)變化的認識、混合物體密度的理解以及效率和功的計算，過程復雜，涉及的知識點多，有一定難度．關鍵是理解題意，靈活運用公式進行相關計算．