Question

【題目】沙漠的沙子比熱容小，太陽一曬溫度就升高，沙漠表層的溫度可以與空氣或者地下2～3米差20℃。沙漠里大面積的溫度差如果配合上溫差發(fā)電組件就可以得到電力。為了探究這種發(fā)電技術(shù)，小明買來了一片半導(dǎo)體溫差發(fā)電組件(如圖甲所示)進(jìn)行探究。他取來熱得快、金屬杯、散熱片、電流表、電壓表、定值電阻各一個(gè)，導(dǎo)線若干，在金屬杯中盛多半杯水，將溫差發(fā)電片用導(dǎo)熱膠固定在杯底，A面向上，B面固定散熱片，組成如圖乙所示的電路。接通熱得快的電源，每隔2分鐘記錄一次電流表和電壓表的示數(shù)，加熱到12min時(shí)水沸騰。記錄結(jié)果如表所示。

時(shí)間t／min	0	2	4	6	8	10	12	14	16
電壓U／V	0	0	0.3	0.6	0.9	1.2	1.5	1.5	1.5
電流I／A	0	0	0.02	0.04	0.06	0.08	0.1	0.1	0.1

①小明所用的定值電阻為________Ω，當(dāng)水沸騰時(shí)，溫差發(fā)電片輸出的電功率為________W。

②總結(jié)小明實(shí)驗(yàn)所得出的規(guī)律。

③若用上述溫差發(fā)電片制作溫差發(fā)電機(jī)，它的A面應(yīng)該處于________(“高溫”或“低溫”)端，溫差發(fā)電片是將________能轉(zhuǎn)化成________能的裝置。

④小明認(rèn)為，設(shè)法把溫差發(fā)電片的A面處于保溫瓶中，B面處在空氣中，這個(gè)裝置就可以源源不斷地向外供電，這種說法正確嗎？說說你的道理。

Answer 1

【答案】①15 0.15 ②溫差發(fā)電片的輸出電壓與兩面的溫度差有關(guān)，溫度差越大，輸出電壓就越大。③高溫 內(nèi) 電 ④不正確，因?yàn)樗�違背了能量守恒定律。

【解析】①取一組數(shù)據(jù)：如加熱至10min時(shí)的電壓與電流值分別為U＝1.2V、I＝0.08A。計(jì)算電阻的阻值Ω。觀察表中的數(shù)據(jù)可知，當(dāng)水沸騰時(shí)，溫差發(fā)電片兩面的溫度差基本不變，它輸出的電壓及電路中的電流也不變，電功率P＝UI＝1.5V×0.1A＝0.15W。②隨著時(shí)間的變化，在水沸騰前，金屬杯中水的溫度越來越高，溫差發(fā)電片兩面的溫度差也會越來越大，從表中數(shù)據(jù)可以看出，它的輸出電壓也越來越大。當(dāng)水沸騰后，杯中水溫度不變，使得溫差發(fā)電片兩面的溫度差也不變，此時(shí)它的輸出電壓也不再發(fā)生變化。由此可知，溫差發(fā)電片的輸出電壓與兩面的溫度差有關(guān)，溫度差越大，輸出電壓就越大。③小明實(shí)驗(yàn)時(shí)，把溫差發(fā)電片的A面與金屬杯底接觸，B面與散熱片接觸，因此它在發(fā)電時(shí)A片應(yīng)該處在溫度較高的一端。顯然，發(fā)電片消耗的是內(nèi)能，得到的是電能，它是把內(nèi)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。④小明的想法是錯(cuò)誤的，因?yàn)樗�違背了能量守恒定律。事實(shí)上，溫差發(fā)電片發(fā)電時(shí)，它的兩面的溫度差將會不斷變小，消耗了內(nèi)能，得到了電能。