9. (★★★)小明学习了有关能源的知识后,查阅资料看到“三峡水电站年平均发电量预计 $8.5×10^{10}\ \mathrm{kW·h}$,相当于一个每年消耗 $5×10^{10}\ \mathrm{kg}$ 标准煤的火力发电站的年发电量”;他翻阅资料又看到“白鹤滩水电站年平均发电量约 $6.24×10^{10}\ \mathrm{kW·h}$,相当于一个每年消耗 $2×10^{10}\ \mathrm{kg}$ 标准煤的火力发电站的年发电量”。这两则信息引起了小明深入思考。
(1)煤是(填“可再生”或“不可再生”)能源,发电机是利用的原理工作的。
(2)小明对信息中的数据综合分析后得出:我国火力发电站的发电效率在近年来得到了大幅提升。请你通过计算来判断小明的观点是否正确。标准煤的热值取 $2.9×10^7\ \mathrm{J/kg}$。(计算结果保留到1%)
(3)如图22-6所示,大国重器白鹤滩水电站拥有多项世界第一,特别是世界首台100万千瓦水轮机组。该水轮机额定转速为111 r/min,若单台机组转轮以额定转速转一圈所产生的电能全部用来给水加热,可使3 t常温下的水温度升高多少摄氏度?水的比热容是 $4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}$。(不考虑能量损失,计算结果保留一位小数)
(4)已知白鹤滩水电站对应的火力发电站每燃烧1 kg的标准煤,会产生2.4 kg的二氧化碳。白鹤滩水电站单台机组转轮以额定转速转一圈所产生的电能,可减排二氧化碳多少千克?(计算结果保留一位小数)

9. (1) 不可再生 导体切割磁感线会产生电流
9. (2) 三峡水电站对应的火力发电站的发电效率 $η_1=\frac{W_1}{Q_1}=\frac{8.5×10^{10}×3.6×10^6\ \mathrm{J}}{2.9×10^7\ \mathrm{J/kg}×5×10^{10}\ \mathrm{kg}}≈21\%$,
白鹤滩水电站对应的火力发电站的发电效率 $η_2=\frac{W_2}{Q_2}=\frac{6.24×10^{10}×3.6×10^6\ \mathrm{J}}{2.9×10^7\ \mathrm{J/kg}×2×10^{10}\ \mathrm{kg}}≈39\%$。
计算表明,我国火力发电站的发电效率在近年来得到了大幅提升,小明的观点正确。
9. (3) 单台机组转轮以额定转速转一圈所产生的电能 $W=Pt=100×10^4×10^3\ \mathrm{W}×\frac{60}{111}\ \mathrm{s}=5.4×10^8\ \mathrm{J}$,不考虑能量损失,水吸收的热量 $Q_{吸}=W$,水升高的温度 $Δt=\frac{Q_{吸}}{cm}=\frac{5.4×10^8\ \mathrm{J}}{4.2×10^3\ \mathrm{J/(kg·℃)}×3×10^3\ \mathrm{kg}}≈42.9\ ℃$。
9. (4) 白鹤滩水电站单台机组转轮以额定转速转一圈所产生的电能 $W=5.4×10^8\ \mathrm{J}=1.5×10^2\ \mathrm{kW·h}$,相当于其对应的火力发电站消耗标准煤的质量 $m=\frac{W}{6.24×10^{10}\ \mathrm{kW·h}}×2×10^{10}\ \mathrm{kg}≈48.1\ \mathrm{kg}$,可减排二氧化碳的质量 $m'=2.4m=2.4×48.1\ \mathrm{kg}≈115.4\ \mathrm{kg}$。