Question

18．三峽水電站是世界上最大的水力發(fā)電站，年均發(fā)電量預計為8.5×10¹⁰kW•h，這些電能將送往江蘇、上海等九省市，所以人們說“三峽可‘照亮’半個中國”．專家介紹：三峽水電站的年發(fā)電量相當于一個每年消耗5×10¹⁰kg煤的火力發(fā)電站的年發(fā)電量，而且是廉價、清潔、可再生的能源．
（1）已知煤的熱值為2.9×10⁷J/kg，求5×10¹⁰kg煤完全燃燒將放出的熱量；
（2）向大氣中排放過量的二氧化碳等溫室氣體是造成“溫室效應”的主要原因．三峽水電站與同等供電量的火力發(fā)電站相比，每年將少排放二氧化碳1.2×10¹⁰kg，已知在通常情況下二氧化碳氣體的密度為1.98kg/m³，求這些二氧化碳氣體在通常情況下的體積約為多少立方米？
（3）設火力發(fā)電站在單位時間內產生的電能為E，它在這段時間內所消耗的燃料完全燃燒所產生的熱量為Q，求火力發(fā)電站的效率．

Answer 1

分析 （1）知道標準煤的熱值和質量，燃料完全燃燒放熱公式Q_放=qm算出煤完全燃燒放出的熱量；
（2）知道二氧化碳的質量和密度，利用V=$\frac{m}{ρ}$求二氧化碳氣體的體積；
（3）求出一年產生電能，知道三峽水電站的年發(fā)電量相當于一個每年消耗5×10¹⁰kg煤的火力發(fā)電站的年發(fā)電量，利用效率公式求得火力發(fā)電站的效率；

解答 解：（1）Q_放=qm=2.9×10⁷J/kg×5×10¹⁰kg=1.45×10¹⁸J；
（2）由ρ=$\frac{m}{V}$得二氧化碳的體積：
V=$\frac{m}{ρ}$=$\frac{1.2×1{0}^{10}kg}{1.98kg/{m}^{3}}$≈6.1×10⁹m³；
（3）由題知，一年產生電能：
E=8.5×10¹⁰kW•h=8.5×10¹⁰×3.6×10⁶J=3.06×10¹⁷J，
Q_放=1.45×10¹⁸J，
火力發(fā)電站的效率：
η=$\frac{E}{{Q}_{放}}$×100%=$\frac{3.06\;×{10}^{17}J\;}{1.45×{10}^{18}J}$×100%≈21.1%；
答：（1）5×10¹⁰kg煤完全燃燒將放出的熱量為1.45×10¹⁸J；
（2）這些二氧化碳氣體在通常情況下的體積約為6.1×10⁹m³；
（3）火力發(fā)電站的效率為21.1%．

點評 本題考查了學生對密度公式、燃料完全燃燒放熱公式、效率公式的掌握和運用，通過做題增強了學生節(jié)能減排、愛護地球的意識、積極開發(fā)新能源的意識．