Question

17．水在熱電廠的鍋爐中變?yōu)樗�蒸氣，通過渦輪機帶動發(fā)電機發(fā)電，用過的水蒸氣在液化器中凝結成水，再到鍋爐，循環(huán)使用．液化器中的冷卻水則流到冷卻塔中降溫，如圖．
（1）下列現(xiàn)象中與液化器中凝結水的物態(tài)變化過程不相同的是C
A．初春早晨的濃霧              
B．夏天早晨花草上的露珠
C．深秋早晨樹葉上的白霜        
D．冬天跑步時呼出的“白氣”
（2）夏天，來自冷卻塔的水溫為16℃，而回到冷卻塔的水溫為30℃．若冷卻塔和液化器間水的流量為15m³/s，試求這個系統(tǒng)通過冷卻塔散熱的功率．
（3）如果發(fā)電機的發(fā)電功率為5.6×10⁵kW，發(fā)電機把機械能轉(zhuǎn)化為電能的效率為80%，不計水蒸氣通過渦輪機過程中由于熱傳遞造成的能量損失及渦輪機的摩擦，試求水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率．

Answer 1

分析 （1）物質(zhì)由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)過程叫液化；
（2）根據(jù)流量與溫度變化量計算出水放出熱量，進而計算散熱功率；
（3）有效能量為轉(zhuǎn)化為的電能，總能量為發(fā)電機的機械能與消耗的內(nèi)能之和，利用效率公式計算．

解答 解：
（1）水蒸氣在液化器中凝結成水，是由氣態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的液化現(xiàn)象；
“霧”、“露珠”和“白氣”都是水蒸氣遇冷液化形成的；“霜”是水蒸氣由氣態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)的凝華現(xiàn)象，故選C；
（2）冷卻塔和液化器間水的流量為15×10³kg/s，所以單位時間內(nèi)，內(nèi)能變化為：Q=cm（t-t₀）=4.2×10³J/（kg•℃）×15×10³kg×（30℃-16℃）=8.82×10⁸J；散熱的功率：P_內(nèi)=$\frac{Q}{t}$=$\frac{8.82×1{0}^{8}J}{1s}$=8.82×10⁸W；
（3）發(fā)電機消耗的機械功率：P_機械=$\frac{5.6×1{0}^{8}W}{80%}$=7×10⁸W；
由（2）知，單位時間內(nèi)消耗的內(nèi)能是：P_內(nèi)=8.82×10⁸W．
所以水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率為：η=$\frac{{W}_{電}}{{W}_{機械}+{W}_{內(nèi)}}$×100%=$\frac{{P}_{電}t}{{P}_{機械}t+{P}_{內(nèi)}t}$×100%=$\frac{{P}_{電}}{{P}_{機械}+{P}_{內(nèi)}}$×100%=$\frac{5.6×1{0}^{8}W}{7×1{0}^{8}W+8.82×1{0}^{8}W}$×100%≈35.4%．
故答案為：（1）C；（2）該系統(tǒng)通過冷卻塔散熱的功率是8.82×10⁸W；（3）水蒸氣的能量轉(zhuǎn)化為電能的效率為35.4%．

點評 本題基于熱電站的工作過程考查了物態(tài)變化、功率及效率的計算，綜合性強，體現(xiàn)了物理知識來源于生活的理念．