空氣流動形成風,風能夠發(fā)電。風力發(fā)電機是將風能(氣流的動能)轉化為電能的裝置,其主要部件包括風輪機、齒輪箱、發(fā)電機等(如圖所示)。風力發(fā)電時,風輪機葉片受到風力的推動后轉動,從而帶動發(fā)電機發(fā)電。某地的一臺風力發(fā)電機,其風輪正面迎風,當風速為8m/s時,每秒鐘流向葉片旋轉面積的空氣質(zhì)量是7200kg,該地的空氣密度是1.2kg/m3.已知空氣動能與空氣質(zhì)量成正比,且1kg空氣在不同的速度(v)時的動能(E)如下表所示。
E(J) |
2 |
8 |
18 |
32 |
50 |
v(m/s) |
2 |
4 |
6 |
8 |
10 |
(1)由表格可知,1kg空氣產(chǎn)生的風能(即動能)與空氣的速度數(shù)量關系是:
(2)當風速為8m/s時,這樣的一臺風力發(fā)電機在1h內(nèi)獲得的風能,與全燃燒多少千克熱值為3.2×10
7J/kg的煤所產(chǎn)生的內(nèi)能相當?
(3)當風速為10m/s時,1秒鐘風力發(fā)電機能對外提供5.4×10
4J的電能,那么這臺風力發(fā)電機的風能轉化為電能的效率是多少?
(4)科學家認為,理想風力發(fā)電廠應建立在海拔4600m到10000m的空中,因為海拔越高,
風速
風速
越大,風能越大;但海拔過高,空氣稀薄,
空氣質(zhì)量
空氣質(zhì)量
少,相同時間內(nèi)獲得的風能少,發(fā)電機的發(fā)電效率不高。