Question

太陽能將成為21世紀大規模開發的一種可再生清潔能源．北京奧運會的標志性工程--國家體育館（“鳥巢”工程）采用太陽能電力這一綠色能源，“鳥巢”安裝的太陽能發電系統直接為十二個主通道供電．
（1）奧運會期間“鳥巢”工程提供的130kW太陽能發電系統連續正常工作200h，得到了多少電能？若這些電能全部轉化成內能，能使多少千克的20℃的水燒開？
（2）若這太陽能發電系統的電能改由火力發電來提供，則每分鐘將增加約3.2kg的二氧化碳排放量，造成大氣污染．已知在通常情況下二氧化碳氣體的密度為1.98kg/m³，則奧運會期間由于使用該太陽能發電系統而減少排放的二氧化碳氣體在通常情況下的體積多大？
（3）已知太陽向空間輻射能量的總功率約為3.8×10²³kW，輻射到地球的太陽能總功率約為其中的二十億份之一，其中約47%能穿越大氣層到達地面，某企業生產的一塊接收面積為2m²的太陽能電池板，其光電轉化率為17%，則它的發電功率約是多大？（地球視為球體，其半徑為6400km）（結果保留兩位小數）
（本題解答要求：要寫出依據的主要公式或變形公式，要有數據代入和運算結果）

Answer 1

解：（1）得到電能W=Pt=130kW×200h=2.6×10⁴kW?h=9.36×10¹⁰J，
Q=W=9.36×10¹⁰J，
燒開20℃水的質量．
（2）m_二氧化碳=200×60×3.2kg=3.84×10⁴kg，
減少排放的二氧化碳氣體體積．
（3）輻射到地球的太陽能總功率P=3.8×10²³kw×=1.9×10¹⁴kw，
地面上每平方米面積得到的功率P₀=≈0.39KW，
該太陽能電池板發電功率約P′=0.39kW×2×17%=0.13kW．
答：（1）得到了9.36×10¹⁰J的電能，這些電能全部轉化成內能，能使2.79×10⁵千克的20℃的水燒開．
（2）奧運會期間由于使用該太陽能發電系統而減少排放的二氧化碳氣體在通常情況下的體積為1.94×10⁴m³．
（3）它的發電功率約是0.13kW．
分析：（1）已知功率和工作時間，根據公式W=Pt可求得到的電能，已知電能全部轉化成內能，根據公式Q=cm△t可求水的質量．
（2）先計算由于使用該太陽能發電系統而減少排放的二氧化碳氣體的質量，再根據公式ρ=可求二氧化碳的體積．
（3）先計算輻射到地球的太陽能總功率，再計算地面上每平方米面積得到的功率，已知光電轉化效率，可求該太陽能電池板發電功率．
點評：本題考查電能、電功率、熱量的計算以及體積的應用，關鍵是公式及其變形的應用，本題還告訴我們利用太陽能的好處，在日常生活中，我們一定要廣泛應用太陽能．