题目内容
【题目】沙漠的沙子比热容小,太阳一晒温度就升高,沙漠表层的温度可以与空气或者地下2~3米差20℃。沙漠里大面积的温度差如果配合上温差发电组件就可以得到电力。为了探究这种发电技术,小明买来了一片半导体温差发电组件(如图甲所示)进行探究。他取来热得快、金属杯、散热片、电流表、电压表、定值电阻各一个,导线若干,在金属杯中盛多半杯水,将温差发电片用导热胶固定在杯底,A面向上,B面固定散热片,组成如图乙所示的电路。接通热得快的电源,每隔2分钟记录一次电流表和电压表的示数,加热到12min时水沸腾。记录结果如表所示。
时间t/min | 0 | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 | 12 | 14 | 16 |
电压U/V | 0 | 0 | 0.3 | 0.6 | 0.9 | 1.2 | 1.5 | 1.5 | 1.5 |
电流I/A | 0 | 0 | 0.02 | 0.04 | 0.06 | 0.08 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
①小明所用的定值电阻为________Ω,当水沸腾时,温差发电片输出的电功率为________W。
②总结小明实验所得出的规律。
③若用上述温差发电片制作温差发电机,它的A面应该处于________(“高温”或“低温”)端,温差发电片是将________能转化成________能的装置。
④小明认为,设法把温差发电片的A面处于保温瓶中,B面处在空气中,这个装置就可以源源不断地向外供电,这种说法正确吗?说说你的道理。
【答案】①15 0.15 ②温差发电片的输出电压与两面的温度差有关,温度差越大,输出电压就越大。③高温 内 电 ④不正确,因为它违背了能量守恒定律。
【解析】①取一组数据:如加热至10min时的电压与电流值分别为U=1.2V、I=0.08A。计算电阻的阻值Ω。观察表中的数据可知,当水沸腾时,温差发电片两面的温度差基本不变,它输出的电压及电路中的电流也不变,电功率P=UI=1.5V×0.1A=0.15W。②随着时间的变化,在水沸腾前,金属杯中水的温度越来越高,温差发电片两面的温度差也会越来越大,从表中数据可以看出,它的输出电压也越来越大。当水沸腾后,杯中水温度不变,使得温差发电片两面的温度差也不变,此时它的输出电压也不再发生变化。由此可知,温差发电片的输出电压与两面的温度差有关,温度差越大,输出电压就越大。③小明实验时,把温差发电片的A面与金属杯底接触,B面与散热片接触,因此它在发电时A片应该处在温度较高的一端。显然,发电片消耗的是内能,得到的是电能,它是把内能转化成电能的装置。④小明的想法是错误的,因为它违背了能量守恒定律。事实上,温差发电片发电时,它的两面的温度差将会不断变小,消耗了内能,得到了电能。