Question

20．如圖所示，隨著洛陽偃師產業園區發電功率為30000千瓦的“金太陽”示范工程的并網運行，園區內25家企業將可以通過自己廠房頂上的太陽能電池板，用上自己“生產”的電，該工程是我省最大的光伏發電站，平均每年發電量3.5×10⁷千瓦時．
（1）與普通的火力發電站相比，太陽能發電的優點是清潔無污染．
（2）該太陽能電站連續工作7小時，可以得到多少電能？若這些電能全部轉化為內能，可以使多少千克的水溫度升高25℃？（水的比熱容是4.2×10³J/（kg•℃））
（3）與發電效率為30%的燃煤火力發電廠相比，該太陽能電站平均每年可以節約燃煤多少噸？（燃煤的熱值為2.8×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）太陽能是一種環保無污染、取之不盡的能源；
（2）知道發電功率，利用W=Pt求太陽能電站連續工作7h得到的電能；由題知Q_吸=W，再利用Q_吸=cm△t求水的質量；
（3）由題知平均每年發電量W_年，而W_電=30%×Q_放，可求需要完全燃燒煤放出的熱量，再利用Q_放=mq求煤的質量．

解答 解：
（1）與普通的火力發電站相比，太陽能發電清潔無污染；
（2）太陽能電站連續工作7h得到的電能：
W=Pt=30000kW×7h=2.1×10⁵kW•h=2.1×10⁵×3.6×10⁶J=7.56×10¹²J，
由題知水吸收的熱量Q_吸=W=7.56×10¹²J，
由Q_吸=cm△t得水的質量：
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c△t}$=$\frac{7.56×1{0}^{12}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×25℃}$=7.2×10⁷kg；
（3）由題知，平均每年發電量W_年=3.5×10⁷kW•h=3.5×10⁷×3.6×10⁶J=1.26×10¹⁴J，
若是燃煤火力發電，需要完全燃燒煤放出的熱量：
Q_放=$\frac{{W}_{年}}{30%}$=$\frac{1.26×1{0}^{14}J}{30%}$=4.2×10¹⁴J，
由Q_放=m_煤q得需要煤的質量：
m_煤=$\frac{{Q}_{放}}{q}$=$\frac{4.2×1{0}^{14}J}{2.8×1{0}^{7}J/kg}$=1.5×10⁷kg=1.5×10⁴t．
故答案為：（1）清潔無污染；
（2）該太陽能電站連續工作7小時，可以得到7.56×10¹²J的電能；若這些電能全部轉化為內能，可以使7.2×10⁷kg的水溫度升高25℃；
（3）與發電效率為30%的燃煤火力發電廠相比，該太陽能電站平均每年可以節約燃煤1.5×10⁴t．

點評 本題綜合考查了吸熱公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的應用以及太陽能的優點，因為數值較大，要細心，利用好科學計數法！