Question

4．水在熱電廠的鍋爐中變?yōu)樗�蒸氣，通過(guò)渦輪機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，用過(guò)的水蒸氣在液化器中凝結(jié)成水，再到鍋爐，循環(huán)使用，液化器中的冷卻水則流到冷卻器中降溫，如圖．
（1）下列現(xiàn)象中與液化器中凝結(jié)水的物態(tài)變化過(guò)程不相同的是C．
A、初春早晨的濃霧        B、夏天早晨花草上的露珠
C、深秋早晨樹(shù)葉上的白霜  D、冬天跑步時(shí)呼出的“白氣”
（2）夏天，來(lái)自冷卻塔的水溫為16℃，而回到冷卻塔的水溫為30℃，若冷卻塔和液化器間水的流量為1.5×10⁴kg/s，試求這個(gè)系統(tǒng)通過(guò)冷卻塔散熱的功率（即單位時(shí)間內(nèi)放出的熱量）．
（3）如果發(fā)電機(jī)的發(fā)電功率為5.6×10⁸kW，發(fā)電機(jī)把機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為50%，不計(jì)水蒸氣通過(guò)渦輪機(jī)過(guò)程中由于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機(jī)的摩擦，試求水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率．

Answer 1

分析 （1）物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)過(guò)程叫液化；
（2）根據(jù)流量與溫度變化量計(jì)算出水放出熱量，進(jìn)而計(jì)算散熱功率；
（3）有效能量為轉(zhuǎn)化為的電能，總能量為發(fā)電機(jī)的機(jī)械能與消耗的內(nèi)能之和，利用效率公式計(jì)算．

解答 解：
（1）水蒸氣在液化器中凝結(jié)成水，是由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的液化現(xiàn)象；
“霧”、“露珠”和“白氣”都是水蒸氣遇冷液化形成的；
“霜”是水蒸氣由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的凝華現(xiàn)象，故選C；
（2）冷卻塔和液化器間水的流量為1.5×10⁴kg/s，所以單位時(shí)間內(nèi)，內(nèi)能變化為：
Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×1.5×10⁴kg×（30℃-16℃）=8.82×10⁸J；
散熱的功率：P_內(nèi)=$\frac{Q}{t}$=$\frac{8.82×1{0}^{8}J}{1s}$=8.82×10⁸W；
（3）發(fā)電機(jī)消耗的機(jī)械功率：P_機(jī)械=$\frac{5.6×1{0}^{11}W}{50%}$=1.12×10¹²W；
由（2）知，單位時(shí)間內(nèi)消耗的內(nèi)能是：P_內(nèi)=8.82×10⁸W．
所以水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率為：
η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{機(jī)械}+{W}_{內(nèi)}}$×100%=$\frac{{P}_{電}t}{{P}_{機(jī)械}t+{P}_{內(nèi)}t}$×100%=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{機(jī)械}+{P}_{內(nèi)}}$×100%=$\frac{5.6×1{0}^{11}W}{1.12×1{0}^{12}W+8.82×1{0}^{8}W}$×100%≈49.96%．
故答案為：（1）C；（2）該系統(tǒng)通過(guò)冷卻塔散熱的功率是8.82×10⁸W；
（3）水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率為49.96%．

點(diǎn)評(píng) 本題基于熱電站的工作過(guò)程考查了物態(tài)變化、功率及效率的計(jì)算，綜合性強(qiáng)，體現(xiàn)了物理知識(shí)來(lái)源于生活的理念．