Question

在3月27日世界无碳日中，某城市在晚间将总功率为3×10⁶W的景观灯熄灭1h．如果这些电能由燃烧煤炭的火电站提供（如图所示），已知煤炭的热值为 3×10⁷J/kg，煤炭提供的能量最终只有20%转化为电能．
（1）写出火力发电中能量转化．
（2）低碳生活中的“碳”指什么？它过多对环境有什么影响？在我国现阶段，终端用户每使用1kW?h电能，火力发电厂就要产生0.86kg这样的“碳”，那么节约下来的电能一共可以使电厂少产生多少kg这样的“碳”？
（3）该城市在无碳日中节约了相当于多少吨的煤炭？

Answer 1

解：（1）火力发电首先是燃料的化学能转化为内能，然后蒸汽推动发电机转动，又将内能转化成机械能，最后将机械能转化为电能；
故答案为：先化学能转化为内能，又将内能转化为机械能，最后将机械能转化为电能．
（2）低碳生活中的“碳”指的是二氧化碳，过多会造成温室效应，全球变暖，海平面上升，气候异常．
W=Pt=3×10⁶W×1h=3000kW?h=1.08×10¹⁰J，
电厂少产生的“碳”的质量：m=3000kW?h×0.86kg=2580kg；
答：可以少产生2580kg这样的“碳”．
（3）需要煤炭提供的能量Q_放==5.4×10¹⁰J；
则需要完全燃烧的煤炭的质量m===1800kg
答：该城市在无碳日中少消耗了1800kg煤炭．
分析：（1）火力发电，通过燃烧燃料产生高温高压的蒸汽，这些蒸汽再推动发电机发电；
（2）①低碳生活，就是指生活作息时所耗用的能量要尽力减少，从而减低碳，特别是二氧化碳的排放量，从而减少对大气的污染，减缓生态恶化，主要是从节电节气和回收三个环节来改变生活细节；
②利用W=Pt求出消耗的电能，然后根据1kW?h电能产生的“碳”，即可求出可节省碳的质量；
（3）根据燃料燃烧放热的公式Q=mq，结合煤炭提供的能量最终只有20%转化为电能计算出煤炭的质量．
点评：本题考查了学生的节能意识，人类意识到生产和消费过程中出现的过量碳排放是形成气候问题的重要因素之一，因而要减少碳排放就要相应优化和约束某些消费和生产活动．