（精品教育）五、能源与可持续发展

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1、§18.5能源与可持续发展班级姓名1．汽车已进入百姓家庭，汽车发动机性能的好坏倍受人们关注。在汽车发动机的设计过程中，既要考虑能量的有效利用，又要考虑发动机的冷却问题。（汽油热值为4.6×107J/kg，汽油密度为0.7×103kg/m3）（1）10L汽油在汽车发动机汽缸内燃烧30min，可以释放出多少能量（假设汽油完全燃烧）？（2）若发动机输出的功率是6×104W，则此汽车发动机的效率是多少？（汽车发动机效率的计算结果精确到1％）2.目前很多城市已经使用了风光互补路灯系统如图所示，它具备了风能和太阳能产品的双重

2、优点：该系统既可以通过太阳能电池组独立发电并储存在蓄电池，也可以通过风力发电机独立发电并储存在蓄电池；在风、光都具备时可以同时发电。某种型号的风光互补路灯技术参数如下：风力发电额定功率风力发电额定风速风力发电机启动风速路灯额定电压路灯额定功率太阳能电池板平均输出功率260W8m/s3m/s24V60W100W（1）假设路灯每晚工作10h，求路灯正常工作时的电流和每晚消耗的电能。（2）如果太阳光照射到地面时的辐射功率为800J/（s·m2）（1s辐射在每1m2上的光能为800J），若太阳能电池板的面积为1.25m2

3、，太阳能电池光电转换效率为多大？（3）在平均风速为8m/s的晚上，风力发电机除了保障路灯正常工作外，同时还给蓄电池充电，如果风力发电机一晚上工作时间为8h，则在这段时间内蓄电池储存电能是多少kW·h？课外知识介绍：新能源氢以氢气代替汽油作汽车发动机的燃料，已经过日本、美国、德国等许多汽车公司的试验，技术是可行的，目前主要是廉价氢的来源问题。氢是一种高效燃料，每公斤氢燃烧所产生的能量为33.6千瓦时，而且火焰传播速度快，点火能量低（容易点着），所以氢能汽车比汽油汽车总的燃料利用效率高20％。氢的燃烧主要生成物是水，

4、只有极少的氮氧化物，没有汽油燃烧时产生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染环境的有害成分。因此，氢能汽车是最清洁的理想交通工具。　　现在有两种氢能汽车，一种是全烧氢汽车，另一种为氢气与汽油混烧的掺氢汽车。掺氢汽车的发动机只要稍加改变或不改变，即可提高燃料利用率和减轻尾气污染。使用掺氢5％左右的汽车，平均热效率可提高15％，节约汽油30％左右。因此，近期多使用掺氢汽车，待氢气可以大量供应后，再推广全燃氢汽车。德国奔驰汽车公司已陆续推出各种燃氢汽车，其中有面包车、公共汽车、邮政车和小轿车。以燃氢面包车为例，使用200

5、公斤钛铁合金氢化物为燃料箱，代替65升汽油箱，可连续行车130多公里。　　掺氢汽车的特点是汽油和氢气的混合燃料可以在稀薄的贫油区工作，能改善整个发动机的燃烧状况。在中国目前城市交通拥堵情况较严重，汽车发动机多处于部分负荷下运行，采用掺氢汽车尤为有利。特别是有些工业余氢（如合成氨生产）未能回收利用，倘若回收起来作为掺氢燃料，其经济效益和环境效益都是十分可观的。课后作业1.煤，是火力发电的主要能源。如图所示是一火力发电厂的外景照片，请你谈谈这张照片让你产生的联想。2.三峡水电站是世界上最大的水力发电站，年平均发电量约

6、为8.5×1010kW·h。据专家介绍，三峡水电站的年发电量相当于一个每年消耗5×1010kg标准煤的火力发电站的年发电量。这些电能被送往华东、华中等地区，所以人们常说“三峡可以照亮半个中国”．。（1）已知标准煤的热值是2.9×107J/kg，则5×1010kg标准煤完全燃烧后会放出多少热量？（2）向大气中排放过量的CO2等气体，是造成“温室效应”的主要原因．三峡水电站与同等供电量的火力发电站相比，每年少排放CO21.2×1011kg，已知在通常情况下，已知CO2气体的密度为1.98kg/m3，则这些CO2气体的

7、体积约为多少？（3）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧后所产生的热量为Q，根据上述资料，试估算火力发电站的效率．3.发动机是汽车的核心部件，发动机的质量决定了整车的性能和品质，现代汽车主要分汽油与柴油两类发动机，其中汽油发动机提供动力的是内燃机的汽缸。若某台以汽油为燃料的汽车，发动机内有四个汽缸，其相关数据如下表所示。（1）汽车以100km/h的速度匀速运动时发动机的输出功率最大，则1min内有用功＿＿＿＿J。（2）汽车的排气量是指发动机汽缸的工作容积，汽车排气量越大，功率

8、越大。空燃比指汽缸内空气和燃油的质量比。汽车发动机数据表：1min内完成工作循环2600次93#汽油汽缸内汽油和空气的混合密度1.35kg/m3排气量1.8L热值4.6×107（J/kg）发动机最大功率75（kW）空燃比14:1当汽车以100km/h的速度匀速行驶时，根据表中数据求汽车发动机的效率。（计算结果保留一位小数）