题目内容

  有一种太阳能、电能两用热水器,它接收太阳能的真空镀膜管的总有效面积约为125,能将接收的太阳能的50%转化为水的内能,它的电热水器铭牌见表.

  (1)晴天时,用太阳能加热每年6月份,合肥地区向着阳光的地方平均每1的面积在lh内得到的太阳辐射能为3.2×J,如果每天接收太阳能的时间以8h计算.可以将80kg、初温为2D℃的水加热到多少摄氏度?

  (2)如果遇到雨天用电能加热,在额定电压工作时,将上述同样质量、初温的水加热到同样的温度需多长时间?(假定所消耗的电能全部转化为水的内能)

  (3)结合本题,谈谈太阳能的优缺点.

答案:67.6摄氏度;3h#3小时
解析:

l67.6℃;(23h;(3)使用太阳能可以节约电能、无污染等;不足是要受大气情况制约.

(1)=Stη=3.2×J/·h×1.25×8h×50%=1.6×J

  又=(t-)

  则t=+=

(2)=W=Ptt===1.07×s3h


提示:

从近几年各地区中考试题来看,对太阳能的利用考查成为热点,往往是以太阳能热水器来命题,结合它与燃气热水器、电能热水器进行对比,要求学生分析计算,从而看出利用太阳能的好处。


练习册系列答案
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实施“阳光计划”走出燃火时代

  据记载,人类利用太阳能已有3000多年的历史,但将太阳能作为一种能源和动力加以利用,只有300多年的历史.真正将太阳能作为“近期急需的补充能源”,“未来能源结构的基础”,则是近来的事.

  近代太阳能利用历史可以从1615年法国工程师所罗门·德·考克斯发明了世界上第一台太阳能驱动的发动机算起.该发明是一台利用太阳能加热空气使其膨胀做功而抽水的机器.

  20世纪的100年间,太阳能科技发展历史几经沉浮,人们对究竟能否利用太阳能在认识上多次反复,最后是环境保护给了太阳能利用带来巨大机遇.

  当前全球能源的85%来自石油、煤炭和天然气等化石燃料,太阳能供电仅占全球供电量的三万分之一.在现有技术条件下,化石能源的大量使用给地球环境造成了严重危害,导致全球性的环境污染和生态破坏,对人类的生存和发展构成极大的威胁.

  目前,全球石油剩余可采储量仅为1400多亿吨.按目前产量,静态保障年限仅40年;天然气的剩余可采储量为150亿立方米,静态保障年限仅为60年.正是这种巨大的能源危机、严峻的环境问题,促使人们必须寻找新能源,希望太阳能、风能、地热能、潮汐能等可再生的清洁能源撑起未来世界能源供给的半壁江山.

  科学家们公认、太阳能是未来人类最合适、最安全、最绿色、最理想的替代能源.太阳每分钟射向地球的能量相当于人类一年所耗用的能量.目前太阳能利用转化率约为10%~12%,开发利用的潜力十分巨大.

  目前世界各国都在实施自己的“阳光计划”,新年刚过,德国便开始建造世界上最大的太阳能发电站,它的启用使每年二氧化碳排放量减少3700t.而印度乡村的村民们则在年初仰仗美国BP太阳能公司赠送的太阳能光电设备,从此告别无电时代.世界上最大的石油企业也将重点向太阳能转移,太阳能时代已经拉开它辉煌的大幕.

  科学家预言:未来大规模的太阳能开发利用,有可能开辟新能源领域,从而将人类带出传统的燃火时代.

1.使用太阳能与传统的燃烧燃料有什么好处?

2.对于太阳能的广泛使用,你认为还存在什么问题?

阅读以下文章并回答后面的问题.

雨、雪、垃圾能发电

  科学家们发现,大自然中蕴藏着巨大的能量,可以通过多种手段,从21世纪初期开始,有一定规模地向雨雪垃圾索电,是完全可以实现的.

  利用积雪发电:大家知道,积雪的温度是0℃以下,因此雪中蕴藏着巨大的冷能.科学家提出利用积雪发电的大胆设想.它的工作原理是,将蒸发器放在地面上,将凝缩器放在高山上,再用两根管子将它们连接在一起,然后抽出管内空气,用地下热水使低沸点的氟里昂(即现代电冰箱所用的制冷物质)汽化,并以雪冷却凝缩器,由于氟里昂的沸点很低,加上管内被抽空,所以它就沸腾起来,变成气体快速向管子的上端跑去,冲击汽轮机旋转,从而带动发电机发电.试验证明,1 t雪可把2~4 t氟里昂送上蓄液器.可见雪的发电本领是十分惊人的.

  雪的资源极其丰富,地球上34%的国家属多雪地区.我国东北和新疆北部是全国下雪天数最多的地区,每年平均在40天以上,积雪日数在90天以上.积雪发电的问世,将使茫茫雪原变成人类的又一理想的未来发电能源.

  利用下雨发电:目前,科学家们研究雨能的利用已获得成功,它是利用一种叶片交错排列,并能自动关闭的轮子,轮子的叶片可以接受来自任何方向的雨滴,并能自动开关,使轮子一侧受力大,另一侧受力小,从而在雨滴冲击和惯性的作用下高速旋转,驱动电机发电.雨能电站可以弥补地面太阳能电站的不足,使人类巧妙而完美地应用太阳能、风能、雨能.

  我国南方雨能资源丰富,特别是华东、华南、中南和西南各省的雨水充足,一年四季冰雪期很少,雨季的降雨量一般都比较多,阴雨天利用雨能发电,阳天利用太阳能发电,这样无论晴天或阴雨天,人们都可以享受到大自然的恩赐,享受到电能带来的光和热.

  微生物电池:在探索微生物能源工作中,一些国家正在从事着微生物电池的研究.什么是微生物电池呢?它是一种用微生物的代谢产物,做电极活性物质,从而获取电能.从研究的进展看,作为微生物电池的活性物质,只限于甲酸、氢、氨等.我们用一种叫产气单抱菌的细菌,处理100摩尔椰子汁,使其生成甲酸,然后把以此做电解液的3个电池串连在一起,生成的电能可使半导体收音机连续播放50多个小时.当然,这只是试验,但它表现出的事实是令人神往的.

  21世纪是人类飞向宇宙的时代,在宇宙飞船这样的封闭系统中,排泄物的处理确实是个必须解决的问题.美国宇宙航行局设计了一种一举两得的解决方案:用一种芽孢杆菌处理尿,使尿酸分解而生成尿素,在尿素酶的作用下分解尿素产生氨.氨用做电极活性物质,在铂电极上产生电极反应,组成了邀翔太空的理想微生物电池.在宇航条件下,每人每天如果排出22克尿,就能够获得47瓦时的电力.

  氢燃料电池,成为微生物能源的又一种电能形式.利用一种产生氢气能力强的细菌,在容积为10升的发酵装置中,每小时所产生的近20升氢气,足以维持3.1~3.5伏燃料电池的工作.科学日新月异的21世纪,有机废水的处理也与微生物电池发生了密切关系.在利用微生物处理有机废水时,在使废水无害化的同时,可以把微生物的代谢产物做微生物电池的活性物质,从而获得电能,从这个角度上,微生物做为同时解决公害和能源问题的一种手段,已引起人们的广泛注意.尽管微生物电池的研制尚处在萌芽状态,使用也还只限于一定范围,但是到21世纪的某一天,微生物电池就能够带动着马达飞转,为人类创造更多的物质财富.

  向污泥要能源:城市下水道污泥中富含有机物质,其中蕴藏着可观的能量.不少国家已开始利用厌氧细菌将下水道污泥“消化”,然后收集其中产生的沼气作为热源,并将下水道污泥制成固体燃料.

  关于下水道污泥作为固体燃料的开发与实用化研究方面,欧洲国家居领先地位.日本东京都能源局利用下水道污泥作为燃料发电的试验也已获成功.日本能源科学家还将下水道污泥利用多级蒸发法制成固状物,所得燃料的发热量为16 000~18 000 kJ/kg,与煤差不多.

  德国的一家化学公司将工厂下水道排放的废水(其中含10%的普通生活污水)进行处理,所得活性污泥作为燃料,他们在下水道污水中加入有机凝集剂,再用电力脱水机脱去部分水分,加入一定比例的粉煤,最后利用压滤机榨干水分,用这种方法制成的燃料发热量大约是9 200~1 000 kJ/kg,并且将其干燥、粉碎后并不影响其燃烧性能.

  从下水道污泥中挖掘潜在能源,不仅开辟了能源新途径,还可以根本上解决城市下水道污泥污染问题.对改善城市地下水水质有着至关重要的作用.环境科学家有必要重新估计下水道污泥的作用和利用价值,进一步研究下水道污水处理以及下水道水系的设计.

  目前,世界上许多国家正在研究,能否建立一个从污水处理到能源、环保方面的综合管理体系,以便一劳永逸地解决下水道污水的去向问题.

摘自《能源趣览》

阅读完以上文章后回答:

(1)文中介绍了哪几种新的能源利用方式?分别是什么?

(2)利用积雪和下雨发电的工作原理分别是什么?

(3)结合你在日常生活中对能源的利用,谈谈你对节约能源的看法.

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