Question

關(guān)于潮汐，古人云：“潮者，據(jù)朝來(lái)也；汐者，言夕至也.”如圖5-10-5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(dòng)發(fā)電機(jī).潮汐時(shí)，水進(jìn)入海灣，待內(nèi)外水面高度相同，堵住通道，潮落至最低點(diǎn)時(shí)放水發(fā)電.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(diǎn)，又進(jìn)水發(fā)電.設(shè)海灣面積為5.0×10⁷ m²，高潮與低潮間高度差為3.0 m，則一天內(nèi)水流的平均功率為多少千瓦?(一天兩潮)

圖5-10-5

Answer 1

解析：在發(fā)電的過(guò)程中，水的重力做功將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能，重力的位移只考慮流進(jìn)和流出海灣海水重心的變化.由于海面廣闊，進(jìn)入海灣的水可認(rèn)為其重心在海面上，進(jìn)入海灣后的水的重心在其幾何中心.這部分水的質(zhì)量為m=ρhS=1.5×10¹¹ kg，這部分水的重心相對(duì)低潮時(shí)上升的高度為h.在發(fā)電的過(guò)程中，水的重力做功將重力勢(shì)能轉(zhuǎn)化為電能和動(dòng)能.一天內(nèi)海水兩進(jìn)兩出，水流功率為

P= W=10⁸ W=10⁵ kW.實(shí)際上由于各種損失，發(fā)電功率僅為水流的平均功率的10％～25％.能源是人類生存和發(fā)展的重要支撐因素.海洋蘊(yùn)藏著極豐富的能源，如潮汐能、波浪能、溫差能、鹽度差能、海流能等，海洋能源亟待人類去開(kāi)發(fā).潮汐發(fā)電是海洋能開(kāi)發(fā)較早的一種，我國(guó)潮汐能源約1.1×10⁸ kW，開(kāi)發(fā)利用潮汐能技術(shù)也在不斷提高.

答案：10⁵ kW