Question

3．日光燈雖然可以節能，但是廢舊的日光燈如果隨意丟到垃圾桶，破碎、焚燒后產生的汞污染，LED燈利用發光二極管技術發光，是一種真正意義上的新型節能燈工具，下面表格是某課外活動小組了解到某品牌的LED管燈與日光燈的有關數據．

二種燈	LED燈	日光燈
發光原理	二極管發光	鎢絲受熱發射電子激發水銀蒸汽
額定電壓	24伏	220伏
使用壽命/h	30000	8000
額定功率	15瓦	40瓦

（1）這種LED燈正常工作時的電流是多少A？
（2）某學校共安裝了600盞這種LED燈，每天正常工作10小時，一個月（按工作20天計算）使用LED燈比使用日光燈可節約多少kW•h的電能？
（3）如果這些節約的能量用天然氣來提供，需要完全燃燒多少m³的天然氣？（天然氣的熱值為8.4×10⁷J/m³，結果保留一位小數）．
（4）請分別從能源利用和安全用電角度說明使用LED燈的兩個優點．①發光效率高、節能降耗；②不會產生汞污染．

Answer 1

分析 （1）LED燈正常工作時的功率和額定功率相等，根據P=UI求出其電流；
（2）兩燈泡功率之差即為節約電能的功率，根據W=Pt求出一個月使用LED燈比使用日光燈可節約的電能；
（3）由題意可知，天然氣完全燃燒釋放的熱量和節約的電能相等，根據Q_放=Vq求出需要天然氣的體積；
（4）根據LED燈和日光燈的工作原理進行解答．

解答 解：（1）由P=UI可得，LED燈正常工作時的電流：
I_LED=$\frac{{P}_{LED}}{{U}_{LED}}$=$\frac{15W}{24V}$=0.625A；
（2）由P=$\frac{W}{t}$可得，一個月使用600盞LED燈比使用日光燈可節約的電能：
W=（P_日光燈-P_LED）t=（40×10^-3kW-15×10^-3kW）×600×10h×20=3000kW•h；
（3）由題意可知，天然氣完全燃燒釋放的熱量：
Q_放=W=3000kW•h=1.08×10¹⁰J，
由Q_放=Vq可得，需要天然氣的體積：
V=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{1.08×1{0}^{10}J}{8.4×1{0}^{7}J/{m}^{3}}$≈128.6m³；
（4）日光燈的發光原理是鎢絲受熱發射電子激發水銀蒸汽，LED燈的發光原理是二極管發光，
所以，從能源利用來說LED燈的發光效率高、可以節約電能，從安全用電角度來說LED燈不會產生汞污染．
答：（1）這種LED燈正常工作時的電流是0.625A；
（2）一個月使用LED燈比使用日光燈可節約3000kW•h的電能；
（3）如果這些節約的能量用天然氣來提供，需要完全燃燒128.6m³的天然氣；
（4）①發光效率高、節能降耗；②不會產生汞污染．

點評 本題考查了電功率公式、電功公式、燃料完全燃燒釋放熱量公式的應用，從表格中獲取有用的信息是關鍵．