题目内容

5.如图所示,在潮汐发电与海水淡化模拟系统内,A为模拟海洋,B为人工水库,D和C分别为储水池,B中的海水经虹吸管利用虹吸现象吸到FE后流入C池.
(1)阳光照射到由吸热储水材料构成的EF上产生大量水蒸气,水蒸气上升遇到温度较低的透明板GH凝聚成水滴经水管流到D中.则D池中是淡水;在此过程中发生了汽化、液化物态变化.
(2)在B、C和D中不同类型水的密度分别是ρ1、ρ2、ρ3之间的大小关系是ρ2>ρ1>ρ3.
(3)若B中共有质量为m的海水被虹吸管吸走,除经虹吸管吸进C中质量为m1的水以外,其余的水全部被阳光蒸发,经水管流入D中的水质量为m2,则蒸发的水转化为D水池中的转化率是多少?
(4)B是半径为r的圆柱体,早晚海水涨潮时最高水面距进、出水口的高度差是h,若水轮发电机把海水所做的功转化为电能的效率为η,每天发电量是多少?

分析 (1)物体由液态变为气态的过程叫汽化;物体由气态变为液态的过程叫液化;重力的方向是竖直向下的;
(2)若将海水看成是纯水和其它物质(如氯化钠等)混合物,通过混合物体密度关系分析说明;
(3)由题D中水的质量与参与被蒸发的海水质量的百分比为蒸发转化效率,由此计算;
(4)根据W=Gh计算每次涨潮或退潮海水做功,再根据发电机的转化效率计算一天的发电量.

解答 解:(1)储水材料构成的EF上的水吸热汽化水蒸气,水蒸气上升遇到温度较低的透明板GH放热液化成水滴,由于受到重力水沿倾斜的GH流下到D池中;
(2)混合物质的密度介于两种物质密度之间.B是海水,经EF一部分汽化后注入C中,减少了密度较低小的水,所以C中水密度比B中大,B中海水密度比D中纯水密度大,故三种水密度关系为)ρ2>ρ1>ρ3;
(3)被蒸发的水的质量是:m气=m-m1,
转化成D中水的质量为m2,
所以转化率:$\frac{{m}_{2}}{m-{m}_{1}}$×100%;
(4)由题B中海水的重力:G=mg=ρ1Vg=ρ1πr2 hg,
每次涨潮或退潮海水做功为:W=G×$\frac{1}{2}$h=$\frac{1}{2}$ρ1πr2 h2g,
每次涨潮或退潮海水B中海水上升或下降高度为$\frac{1}{2}$h,
每天早潮、晚潮发电量为:W总=4Wη=4×$\frac{1}{2}$ρ1πr2h2gη=2ρ1πr2h2gη.
故答案为:
(1)D;汽化;液化;
(2)ρ2>ρ1>ρ3;
(3)蒸发的水转化为D水池中的转化率是$\frac{{m}_{2}}{m-{m}_{1}}$×100%;
(4)每天发电量是2ρ1πr2gh2η.

点评 本题通过海水淡化系统考查了物态变化的认识、混合物体密度的理解以及效率和功的计算,过程复杂,涉及的知识点多,有一定难度.关键是理解题意,灵活运用公式进行相关计算.

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