Question

在3月27日世界無碳日中，某城市在晚間將總功率為3×10⁶W的景觀燈熄滅1h．如果這些電能由燃燒煤炭的火電站提供（如圖所示），已知煤炭的熱值為 3×10⁷J/kg，煤炭提供的能量最終只有20%轉(zhuǎn)化為電能．
（1）寫出火力發(fā)電中能量轉(zhuǎn)化．
（2）低碳生活中的“碳”指什么？它過多對環(huán)境有什么影響？在我國現(xiàn)階段，終端用戶每使用1kW?h電能，火力發(fā)電廠就要產(chǎn)生0.86kg這樣的“碳”，那么節(jié)約下來的電能一共可以使電廠少產(chǎn)生多少kg這樣的“碳”？
（3）該城市在無碳日中節(jié)約了相當(dāng)于多少噸的煤炭？

Answer 1

分析：（1）火力發(fā)電，通過燃燒燃料產(chǎn)生高溫高壓的蒸汽，這些蒸汽再推動發(fā)電機(jī)發(fā)電；
（2）①低碳生活，就是指生活作息時所耗用的能量要盡力減少，從而減低碳，特別是二氧化碳的排放量，從而減少對大氣的污染，減緩生態(tài)惡化，主要是從節(jié)電節(jié)氣和回收三個環(huán)節(jié)來改變生活細(xì)節(jié)；
②利用W=Pt求出消耗的電能，然后根據(jù)1kW?h電能產(chǎn)生的“碳”，即可求出可節(jié)省碳的質(zhì)量；
（3）根據(jù)燃料燃燒放熱的公式Q=mq，結(jié)合煤炭提供的能量最終只有20%轉(zhuǎn)化為電能計算出煤炭的質(zhì)量．

解答：解：（1）火力發(fā)電首先是燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，然后蒸汽推動發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動，又將內(nèi)能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能，最后將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能；
故答案為：先化學(xué)能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，又將內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，最后將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能．
（2）低碳生活中的“碳”指的是二氧化碳，過多會造成溫室效應(yīng)，全球變暖，海平面上升，氣候異常．
W=Pt=3×10⁶W×1h=3000kW?h=1.08×10¹⁰J，
電廠少產(chǎn)生的“碳”的質(zhì)量：m=3000kW?h×0.86kg=2580kg；
答：可以少產(chǎn)生2580kg這樣的“碳”．
（3）需要煤炭提供的能量Q_放=

1.08×1010J

20%

=5.4×10¹⁰J；
則需要完全燃燒的煤炭的質(zhì)量m=

Q放

q

=

5.4×1010J

3×107J/kg

=1800kg
答：該城市在無碳日中少消耗了1800kg煤炭．

點評：本題考查了學(xué)生的節(jié)能意識，人類意識到生產(chǎn)和消費過程中出現(xiàn)的過量碳排放是形成氣候問題的重要因素之一，因而要減少碳排放就要相應(yīng)優(yōu)化和約束某些消費和生產(chǎn)活動．