题目内容

13.根据国家节能战略,2016年前普通白炽灯应被淘汰.如图所示:宁夏石嘴山市路灯工程改造中,大部分采用了光能互补的太阳能LED“绿色光源”.下表是亮度相当的两种灯的相关数据:
一只LED灯一只白炽灯
发光原理二极管发光钨丝高温发光
额定电压24V220V
响应时间10-9s10-3s
额定功率12W100W
(1)某道路有100盏60W的白炽灯,每天晚间照明时间为7h,若全部用10W的LED灯替代,该条道路每天可以节约多少电能?这些电能可以把多少kg的水从20℃加热到50℃?〔不计热量损失C水=4.2×103 J/(kg•℃)〕
(2)改造后的这种路灯包含有哪些能量转化?有哪些优点?(各说出一点即可)

分析 (1)知道LED灯和白炽灯的额定功率,两者只差即为节约电能的功率,根据P=$\frac{W}{t}$求出节约的电能;再根据W=Q吸=cm(t-t0)求出能将多少20℃水加热到100℃.
(2)LED灯电压低,功率小,响应时间短,据此进行分析其优点.

解答 解:(1)白炽灯功率比LED灯功率高:
△P=P2-P1=60W-10W=50W=0.05kW,
由P=$\frac{W}{t}$可得,7小时节约的电能:
W=△P×t=100×0.05kW×7h=35kW•h=35×3.6×106J=1.26×108J,
由W=Q吸=cm(t-t0)可得能将20℃加热到50℃水的质量:
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灯和白炽灯相比有明显的优点:在光照强度相同的情况下,LED灯不必要达到很高的温度就能发光,电能基本上不转化成内能,几乎全部转化光能,因而发光效率高;LED灯的额定电压低,人直接接触不会触电;LED灯响应时间短,也就是从开始发光到正常发光所用的时间短;LED灯额定功率小,节约能源.
故优点:发光效率高、节能降耗,响应时间短、环保、额定电压低等;
答:(1)该条道路每天可以节约35kW•h电能;这些电能可以把100kg的水从20℃加热到50℃;
(2)改造后的这种路灯电能基本上不转化成内能,几乎全部转化光能;
优点:发光效率高、节能降耗,响应时间短、环保、额定电压低等;

点评 此题考查了LED灯的材料、优点、节约电能的计算和加热水质量的计算,要注意单位的换算.

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