Question

1.空气流动形成风，风能够发电，风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮

1.空气流动形成风，风能够发电，风力发电机是将风能（气流的动能）转化为电能的装置，其主要部件包括风轮机、齿轮机、发电机等。风力发电时，风轮机叶片受到风力的推动后转动，从而带动发电机发电。某地的一台风力发电机，其风轮正面迎风，当风速为8m/s时，每秒钟流向叶片旋转面积的空气质量是7200kg，该地的空气密度是1.2kg/m3.已知空气动能与空气质量成正比，且1kg空气在不同的速度（V）时的动能（E）如下：

E(J） 2 8 18 32 50

V(m/s) 2 4 6 8 10

（1）当风速为8m/s时，每秒钟通过叶片旋转面积的空气体积是多少立方米？若煤的热值3.2*107J/kg，那么这样的一台风力发电机在1h内获得的风能与完全燃烧多少千克的煤所产生的内能相当？

（2）当风速为10m/s时，1s钟流向叶片旋转面积的空气质量是多少千克？若在这种情况下，风力发电机能对外提供5.4*104J的电能，那么这台风力发电机的风能转化为电能的效率是多少？

（3）科学家认为，理想空气发电厂应建立在海拔4600m到10000m的空中，其原因是什么？

Answer 1

解：（1）V空气=m空气/p空气=7200kg÷1.2kg/m³=6000m³（6×10^3m³）
Q=Emt=32J/（kg·s）×7200kg×3600s=829440000J（8.2944×10^8J）
m煤=Q/q煤=8.2944×10^8J÷（3.2×10^7）J/㎏=25.92kg
（2）m空气1=7200kg÷8m/s×10m/s=9000kg
W=E‘m’t=50J/（kg·s）×9000kg×1s=450000J（4.5×10^5）
η=W电/W=5.4×10^4J÷4.5×10^5J=12%
（3）因为在海拔4600m~10000m的空中风大且持续。
答：每秒钟通过叶片旋转面积的空气体积是6000m³，与完全燃烧25.92kg的煤所产生的内能相当，1s钟流向叶片旋转面积的空气质量9000kg，这台风力发电机的风能转化为电能的效率是12%，因为在海拔4600m~10000m的空中风大且持续。

Answer 2

（1）6000立方米 25.92kg
(2)9000kg 12％

Answer 3

科普教育吗？