Question

13．根據國家節能戰略，2016年前普通白熾燈應被淘汰．如圖所示：寧夏石嘴山市路燈工程改造中，大部分采用了光能互補的太陽能LED“綠色光源”．下表是亮度相當的兩種燈的相關數據：

	一只LED燈	一只白熾燈
發光原理	二極管發光	鎢絲高溫發光
額定電壓	24V	220V
響應時間	10-9s	10-3s
額定功率	12W	100W

（1）某道路有100盞60W的白熾燈，每天晚間照明時間為7h，若全部用10W的LED燈替代，該條道路每天可以節約多少電能？這些電能可以把多少kg的水從20℃加熱到50℃？〔不計熱量損失C_水=4.2×10³ J/（kg•℃）〕
（2）改造后的這種路燈包含有哪些能量轉化？有哪些優點？（各說出一點即可）

Answer 1

分析 （1）知道LED燈和白熾燈的額定功率，兩者只差即為節約電能的功率，根據P=$\frac{W}{t}$求出節約的電能；再根據W=Q_吸=cm（t-t₀）求出能將多少20℃水加熱到100℃．
（2）LED燈電壓低，功率小，響應時間短，據此進行分析其優點．

解答 解：（1）白熾燈功率比LED燈功率高：
△P=P₂-P₁=60W-10W=50W=0.05kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，7小時節約的電能：
W=△P×t=100×0.05kW×7h=35kW•h=35×3.6×10⁶J=1.26×10⁸J，
由W=Q_吸=cm（t-t₀）可得能將20℃加熱到50℃水的質量：
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{1.26×1{0}^{8}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（50℃-20℃）}$=100kg．
（2）LED燈和白熾燈相比有明顯的優點：在光照強度相同的情況下，LED燈不必要達到很高的溫度就能發光，電能基本上不轉化成內能，幾乎全部轉化光能，因而發光效率高；LED燈的額定電壓低，人直接接觸不會觸電；LED燈響應時間短，也就是從開始發光到正常發光所用的時間短；LED燈額定功率小，節約能源．
故優點：發光效率高、節能降耗，響應時間短、環保、額定電壓低等；
答：（1）該條道路每天可以節約35kW•h電能；這些電能可以把100kg的水從20℃加熱到50℃；
（2）改造后的這種路燈電能基本上不轉化成內能，幾乎全部轉化光能；
優點：發光效率高、節能降耗，響應時間短、環保、額定電壓低等；

點評 此題考查了LED燈的材料、優點、節約電能的計算和加熱水質量的計算，要注意單位的換算．