五、能源與可持續(xù)發(fā)展

1、 18.5 能源與可持續(xù)發(fā)展班級姓名1汽車已進入百姓家庭，汽車發(fā)動機性能的好壞倍受人們關(guān)注。在汽車發(fā)動機的設(shè)計過程中， 既要考慮能量的有效利用，又要考慮發(fā)動機的冷卻問題。（汽油熱值為4.6 107J/kg，汽油密度為0.7 103kg/m 3）（ 1） 10L 汽油在汽車發(fā)動機汽缸內(nèi)燃燒 30min ，可以釋放出多少能量（假設(shè)汽油完全燃燒）？（ 2）若發(fā)動機輸出的功率是 6104W ，則此汽車發(fā)動機的效率是多少？（汽車發(fā)動機效率的計算結(jié)果精確到 1）2.目前很多城市已經(jīng)使用了風(fēng)光互補路燈系統(tǒng)如圖所示，它具備了風(fēng)能和太陽能產(chǎn)品的雙重優(yōu)點：該系統(tǒng)既可以通過太陽能電池組獨立發(fā)電并儲存在蓄電池，也可以

2、通過風(fēng)力發(fā)電機獨立發(fā)電并儲存在蓄電池；在風(fēng)、光都具備時可以同時發(fā)電。某種型號的風(fēng)光互補路燈技術(shù)參數(shù)如下：風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電風(fēng)力發(fā)電機路燈路燈太陽能電池板額定功率額定風(fēng)速啟動風(fēng)速額定電壓額定功率平均輸出功率260W8m/s3m/s24V60W100W（ 1）假設(shè)路燈每晚工作10h，求路燈正常工作時的電流和每晚消耗的電能。22能為 800J），若太陽能電池板的面積為1.25m2，太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率為多大？（ 3）在平均風(fēng)速為8m/s 的晚上， 風(fēng)力發(fā)電機除了保障路燈正常工作外，同時還給蓄電池充電，如果風(fēng)力發(fā)電機一晚上工作時間為8h，則在這段時間內(nèi)蓄電池儲存電能是多少kW h？課外知識介紹： 新能

3、源氫以氫氣代替汽油作汽車發(fā)動機的燃料，已經(jīng)過日本、美國、德國等許多汽車公司的試驗，技術(shù)是可行的， 目前主要是廉價氫的來源問題。氫是一種高效燃料， 每公斤氫燃燒所產(chǎn)生的能量為 33.6 千瓦時，而且火焰?zhèn)鞑ニ俣瓤?，點火能量低（容易點著），所以氫能汽車比汽油汽車總的燃料利用效率高20。氫的燃燒主要生成物是水，只有極少的氮氧化物，沒有汽油燃燒時產(chǎn)生的一氧化碳、二氧化碳和二氧化硫等污染環(huán)境的有害成分。因此，氫能汽車是最清潔的理想交通工具。現(xiàn)在有兩種氫能汽車，一種是全燒氫汽車， 另一種為氫氣與汽油混燒的摻氫汽車。摻氫汽車的發(fā)動機只要稍加改變或不改變，即可提高燃料利用率和減輕尾氣污染。使用摻氫5左右的汽車

4、，平均熱效率可提高15，節(jié)約汽油 30左右。因此，近期多使用摻氫汽車，待氫氣可以大量供應(yīng)后，再推廣全燃?xì)淦?。德國奔馳汽車公司已陸續(xù)推出各種燃?xì)淦嚕渲杏忻姘嚒?公共汽車、郵政車和小轎車。以燃?xì)涿姘嚍槔?使用 200 公斤鈦鐵合金氫化物為燃料箱，代替 65 升汽油箱，可連續(xù)行車130 多公里。摻氫汽車的特點是汽油和氫氣的混合燃料可以在稀薄的貧油區(qū)工作，能改善整個發(fā)動機的燃燒狀況。在中國目前城市交通擁堵情況較嚴(yán)重，汽車發(fā)動機多處于部分負(fù)荷下運行，采用摻氫汽車尤為有利。特別是有些工業(yè)余氫（如合成氨生產(chǎn)）未能回收利用，倘若回收起來作為摻氫燃料，其經(jīng)濟效益和環(huán)境效益都是十分可觀的。課后作業(yè)1.

5、煤，是火力發(fā)電的主要能源。如圖所示是一火力發(fā)電廠的外景照片，請你談?wù)勥@張照片讓你產(chǎn)生的聯(lián)想。2.三峽水電站是世界上最大的水力發(fā)電站，年平均發(fā)電量約為8.51010kW h。據(jù)專家介紹， 三峽水電站的年發(fā)電量相當(dāng)于一個每年消耗5 1010kg 標(biāo)準(zhǔn)煤的火力發(fā)電站的年發(fā)電量。這些電能被送往華東、華中等地區(qū)，所以人們常說“三峽可以照亮半個中國” 。（ 1）已知標(biāo)準(zhǔn)煤的熱值是 2.9 107J/kg，則 51010kg 標(biāo)準(zhǔn)煤完全燃燒后會放出多少熱量？（ 2）向大氣中排放過量的CO2 等氣體，是造成“溫室效應(yīng)”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，每年少排放 CO21.2 1011kg，已

6、知在通常情況下，已知 CO2 氣體的密度為 1.98kg/m3，則這些 CO2 氣體的體積約為多少？（ 3）設(shè)火力發(fā)電站在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的電能為 E，它在這段時間內(nèi)所消耗的燃料完全燃燒后所產(chǎn)生的熱量為 Q，根據(jù)上述資料，試估算火力發(fā)電站的效率3.發(fā)動機是汽車的核心部件，發(fā)動機的質(zhì)量決定了整車的性能和品質(zhì)，現(xiàn)代汽車主要分汽油與柴油兩類發(fā)動機，其中汽油發(fā)動機提供動力的是內(nèi)燃機的汽缸。若某臺以汽油為燃料的汽車，發(fā)動機內(nèi)有四個汽缸，其相關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示。（ 1）汽車以100km/h 的速度勻速運動時發(fā)動機的輸出功率最大，則1min 內(nèi)有用功 J。（ 2）汽車的排氣量是指發(fā)動機汽缸的工作容積，汽車排氣量越大，功率越大。空燃比指汽缸內(nèi)空氣和燃油的質(zhì)量比。汽車發(fā)動機數(shù)據(jù)表：1min 內(nèi)完成工作循環(huán)2600 次汽缸內(nèi)汽油和空氣1.35kg/m 3的混合密度