Question

20．如图所示，随着洛阳偃师产业园区发电功率为30000千瓦的“金太阳”示范工程的并网运行，园区内25家企业将可以通过自己厂房顶上的太阳能电池板，用上自己“生产”的电，该工程是我省最大的光伏发电站，平均每年发电量3.5×10⁷千瓦时．
（1）与普通的火力发电站相比，太阳能发电的优点是清洁无污染．
（2）该太阳能电站连续工作7小时，可以得到多少电能？若这些电能全部转化为内能，可以使多少千克的水温度升高25℃？（水的比热容是4.2×10³J/（kg•℃））
（3）与发电效率为30%的燃煤火力发电厂相比，该太阳能电站平均每年可以节约燃煤多少吨？（燃煤的热值为2.8×10⁷J/kg）

Answer 1

分析 （1）太阳能是一种环保无污染、取之不尽的能源；
（2）知道发电功率，利用W=Pt求太阳能电站连续工作7h得到的电能；由题知Q_吸=W，再利用Q_吸=cm△t求水的质量；
（3）由题知平均每年发电量W_年，而W_电=30%×Q_放，可求需要完全燃烧煤放出的热量，再利用Q_放=mq求煤的质量．

解答 解：
（1）与普通的火力发电站相比，太阳能发电清洁无污染；
（2）太阳能电站连续工作7h得到的电能：
W=Pt=30000kW×7h=2.1×10⁵kW•h=2.1×10⁵×3.6×10⁶J=7.56×10¹²J，
由题知水吸收的热量Q_吸=W=7.56×10¹²J，
由Q_吸=cm△t得水的质量：
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）由题知，平均每年发电量W_年=3.5×10⁷kW•h=3.5×10⁷×3.6×10⁶J=1.26×10¹⁴J，
若是燃煤火力发电，需要完全燃烧煤放出的热量：
Q_放=$\frac{{W}_{年}}{30%}$=$\frac{1.26×1{0}^{14}J}{30%}$=4.2×10¹⁴J，
由Q_放=m_煤q得需要煤的质量：
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．
故答案为：（1）清洁无污染；
（2）该太阳能电站连续工作7小时，可以得到7.56×10¹²J的电能；若这些电能全部转化为内能，可以使7.2×10⁷kg的水温度升高25℃；
（3）与发电效率为30%的燃煤火力发电厂相比，该太阳能电站平均每年可以节约燃煤1.5×10⁴t．

点评 本题综合考查了吸热公式、燃料完全燃烧放热公式、效率公式的应用以及太阳能的优点，因为数值较大，要细心，利用好科学计数法！