Question

13．根據(jù)國家節(jié)能戰(zhàn)略，2016年前普通白熾燈應(yīng)被淘汰．如圖所示：寧夏石嘴山市路燈工程改造中，大部分采用了光能互補(bǔ)的太陽能LED“綠色光源”．下表是亮度相當(dāng)?shù)膬煞N燈的相關(guān)數(shù)據(jù)：

	一只LED燈	一只白熾燈
發(fā)光原理	二極管發(fā)光	鎢絲高溫發(fā)光
額定電壓	24V	220V
響應(yīng)時間	10-9s	10-3s
額定功率	12W	100W

（1）某道路有100盞60W的白熾燈，每天晚間照明時間為7h，若全部用10W的LED燈替代，該條道路每天可以節(jié)約多少電能？這些電能可以把多少kg的水從20℃加熱到50℃？〔不計熱量損失C_水=4.2×10³ J/（kg•℃）〕
（2）改造后的這種路燈包含有哪些能量轉(zhuǎn)化？有哪些優(yōu)點？（各說出一點即可）

Answer 1

分析 （1）知道LED燈和白熾燈的額定功率，兩者只差即為節(jié)約電能的功率，根據(jù)P=$\frac{W}{t}$求出節(jié)約的電能；再根據(jù)W=Q_吸=cm（t-t₀）求出能將多少20℃水加熱到100℃．
（2）LED燈電壓低，功率小，響應(yīng)時間短，據(jù)此進(jìn)行分析其優(yōu)點．

解答 解：（1）白熾燈功率比LED燈功率高：
△P=P₂-P₁=60W-10W=50W=0.05kW，
由P=$\frac{W}{t}$可得，7小時節(jié)約的電能：
W=△P×t=100×0.05kW×7h=35kW•h=35×3.6×10⁶J=1.26×10⁸J，
由W=Q_吸=cm（t-t₀）可得能將20℃加熱到50℃水的質(zhì)量：
m=$\frac{{Q}_{吸}}{c（t-{t}_{0}）}$=$\frac{1.26×1{0}^{8}J}{4.2×1{0}^{3}J/（kg•℃）×（50℃-20℃）}$=100kg．
（2）LED燈和白熾燈相比有明顯的優(yōu)點：在光照強(qiáng)度相同的情況下，LED燈不必要達(dá)到很高的溫度就能發(fā)光，電能基本上不轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，幾乎全部轉(zhuǎn)化光能，因而發(fā)光效率高；LED燈的額定電壓低，人直接接觸不會觸電；LED燈響應(yīng)時間短，也就是從開始發(fā)光到正常發(fā)光所用的時間短；LED燈額定功率小，節(jié)約能源．
故優(yōu)點：發(fā)光效率高、節(jié)能降耗，響應(yīng)時間短、環(huán)保、額定電壓低等；
答：（1）該條道路每天可以節(jié)約35kW•h電能；這些電能可以把100kg的水從20℃加熱到50℃；
（2）改造后的這種路燈電能基本上不轉(zhuǎn)化成內(nèi)能，幾乎全部轉(zhuǎn)化光能；
優(yōu)點：發(fā)光效率高、節(jié)能降耗，響應(yīng)時間短、環(huán)保、額定電壓低等；

點評 此題考查了LED燈的材料、優(yōu)點、節(jié)約電能的計算和加熱水質(zhì)量的計算，要注意單位的換算．