Question

據測算，奧運會期間，為賽時服務的可再生能源利用設備系統，從太陽和再生水中獲取789萬千瓦時的能量．國奧村的微能耗建筑，采用了冬季自然儲冰用于夏季空調技術，這項技術是將冬季的寒冰導入地下水池，自然凍冰儲存冷能，用于夏季空凋，在地面上的金屬管內裝入液氨（標準大氣壓下沸點負70℃），并連接到地下水池．
（1）國奧村的微能耗建筑就是相當于把冬天的“冷”搬到夏天，把夏天的“熱”搬到冬天．請你猜想其中涉及的物態變化．（列舉2點）
（2）若按標準煤的熱值為3.0×10⁷J/㎏計算，奧運會期間從太陽和再生水中獲取的能量相當于節約了多少標準煤？
（3）奧運場館的集中式太陽能生活熱水系統共架設太陽能電池板6000平方米，按太陽光照射強度為6×10⁴J/（m²?min），光電轉化效率為15%計算，它的發電功率多大？根據上述數據請你說說目前太陽能利用的優點與不足．

Answer 1

分析：（1）國奧村采用的冬季儲冰技術是運用了物態變化傳輸熱量的冷管技術原理，在地面上的金屬管內裝入液氨（標準大氣壓下沸點負70℃），并聯接到地下水池．冬季自然環境寒冷的低溫，使金屬管內的氣態液氨冷凝成液態，下降流入地下水池，帶入低溫冷量，同時管中的液氨在地下水池里受到溫熱，蒸發成氣態上升，帶走熱量．液氨在液態與氣態之間轉換，不消耗動力地自我循環上下流動，將水里的熱量帶出，將空氣里的冷量帶入，使地下水池里的水逐漸凍成冰，儲存了冷量．夏季通過換熱器取出冷量，用于空調．
（2）由1千瓦時=3.6×10⁶焦耳，可以把從太陽和再生水中獲取789萬千瓦時的能量轉化為熱量的常用單位“焦耳”，據公式Q_放=m?q和q=3.0×10⁷J/kg這一已知條件即可求得所節省標準煤的質量．
（3）根據題目所給條件和功率的計算公式p=

w

t

即可解決此題．
太陽能是人類能源的寶庫，有待于我們進一步探索和利用．

解答：解：（1）國奧村采用的冬季儲冰技術，冬季自然環境寒冷的低溫，使金屬管內的氣態液氨冷凝成液態，這是液化現象，是放熱的；管中的液氨在地下水池里受到溫熱，蒸發成氣態上升，帶走熱量，屬于汽化現象，是吸熱的．
故答案為：液化，汽化．
（2）Q_放=789×10⁴kw?h=789×10⁴×3.6×10⁶J=2.8404×10¹³J．
由q=3.0×10⁷J/kg，Q_放=m?q得：
m=

Q放

q

=

2.8404×103J

3.0×107J/kg

=9.468×10³kg．
答：奧運會期間從太陽和再生水中獲取的能量相當于節約了9.468×10³kg標準煤．
（3）p=

w

t

×15%=

6×104J/(m2?min)×6000m2×t

t

×15%=5.4×10⁷W．
答：它的發電功率為5.4×10⁷W．
優點：清潔無污染，經濟，可再生能源．
不足：轉化效率不高．

點評：此題考查物態變化、熱量的計算和電功率的計算及太陽能的開發和利用等方面的知識，使同學們深刻感受到物理知識在科技方面的廣泛應用．