Question

能源問題是當前的熱門話題，傳統(tǒng)的能源——煤和石油，一方面儲量有限，有朝一日將要被開采完畢；另一方面，使用過程中也帶來污染.尋找新的、無污染的能源是我們努力的方向，利用潮汐發(fā)電即是一例.

關于潮汐，古人說：“潮者，據(jù)朝來也；汐者，言夕至也.”如圖5-10-1所示是利用潮汐發(fā)電的示意圖，左方為陸地和海灣，中間為水壩，其下有通道，水經(jīng)通道可帶動發(fā)電機.漲潮時，水進入海灣，待內(nèi)外水面高度相同，堵住通道，如圖5-10-2（a）.潮落至最低時放水發(fā)電，如圖5-10-2（b）.待內(nèi)外水面高度相同，再堵住通道，直到下次漲潮至最高點，又放水發(fā)電，如圖5-10-2（c）.設海灣面積為S=5.0×10⁸ m²，高潮與低潮間高度差為h=3.0 m，求一天內(nèi)水流的平均功率.（g取10 m/s²）

注：實際上，由于各種損失，發(fā)電功率僅為流水功率的10％—25％.例如法國蘭斯河潮汐發(fā)電站水勢能釋放平均功率為240 MW，而發(fā)電功率僅62 MW.

圖5-10-1

 

圖5-10-2

Answer 1

解析：潮汐發(fā)電其實質(zhì)就是將海水的重力勢能轉(zhuǎn)化為電能，每次漲潮時流進海灣（落潮流出海灣）的海水的質(zhì)量為m=ρV=ρSh=1.0×10³×5.0×10⁸×3 kg=1.5×10¹² kg

其重心的高度變化為h′=h/2=1.5 m

一天內(nèi)海水兩進兩出，故水流功率為

P= W≈1.0×10⁹ W

即P≈1 000 MW