Question

(11分)一组数据显示：世界煤炭的储量还能烧200多年，我国煤炭的储量还能烧70多年；世界天然气的储量还能用50多年，我国天然气的储量还能用20年；世界石油的储量还能用40多年，我国现有的石油储量用不到20年．因此，新型清洁能源的开发利用成为人类的重点课题．风能作为一种清洁能源，对环境的破坏小，可再生，将成为人类未来大规模应用的能源之一．假设某地区的平均风速是6.0 m/s，已知空气密度是1.2 kg/m³，此地有一风车，它的车叶转动时可以形成半径为20 m的圆面，假如这个风车能将此圆面内10%的气流的动能转变为电能．问：
(1)在圆面内，每秒冲击风车车叶的气流的动能是多少？
(2)这个风车平均每秒内发出的电能是多少？

Answer 1

(1)1.63×10⁵ J　(2)1.63×10⁴ J

(1)在1秒内，能和车叶发生作用的气流体积V＝vS＝vπr²，则这股气流的动能E_k＝mv²＝ρ·vπr²·v²＝ρπr²v³.
将ρ、r、v值代入上式得E_k＝1.63×10⁵ J.
(2)每秒得到电能为
E＝ηE_k＝1.63×10⁴ J.