9. 一座功率为$ 1.2×10^6 kW $的核电站,年发电量约为$ 6×10^9 kW·h。$若建一座功率相同的火力发电站,用热值为$ 2.93×10^7 J/kg $的煤做燃料,化学能转化为电能的整体效率为 25%,一年需供应多少吨煤？若每节车厢的装载量为 60 t,一列火车由 60 节车厢组成,需要多少车次才能完成运输任务？

$2.95× 10^{6}$;820车次。
【解析】年发电量$6× 10^{9}\ kW\cdoth$相当于$W=6× 10^{9}×3.6× 10^{6}\ J=2.16× 10^{16}\ J$。所需煤的总质量$m=\frac{2.16× 10^{16}\ J}{2.93× 10^{7}\ J/kg×25\%}\approx2.95× 10^{9}\ kg=2.95× 10^{6}\ t$。每列火车的运输量为$60× 60\ t=3.6× 10^{3}\ t$,所需火车的车次为$n=\frac{2.95× 10^{6}\ t}{3.6× 10^{3}\ t}\approx820$。

10. 在渔船上安装“风光互补发电”装置,利用太阳能电池板和风力发电机发电,以节省燃油,在舟山渔区成为现实。舟山市将在 1 000 艘渔船上安装“风光互补发电”装置。“风光互补发电”装置由风力发电机、太阳能电池板、充电器、蓄电池等组成,太阳能电池板、风力发电机的设计寿命为 20 年,蓄电池约 4 年更换一次,项目价格如下表。
|项目|风力发电机|太阳能电池板|充电器|蓄电池|安装费|
|价格(约)|5 000 元|4 000 元|1 000 元|2 000 元|2 000 元|

(1)“风光互补发电”装置中的风力发电机是根据的原理来工作的。
(2)“风光互补发电”装置的发电功率为 500 W,正常工作 1 h 可产生多少电能？图 22 - 2 - 5 是不同发电方式的$ CO_2$排放量示意图,若在 1 000 艘渔船上安装这套“风光互补发电”装置,则与燃油发电相比,一天(正常发电 8 h)至少减少$ CO_2$排放多少千克？


(3)某同学想在自己家的屋顶上安装这套“风光互补发电”装置,若该装置平均每天正常工作 8 h,目前电费价格约为 0.54 元/(kW·h),请你通过计算帮他决定是否安装这套装置。(一年按 365 天计)

(1)电磁感应
(2)$0.5\ kW\cdoth$,1 040 kg;
(3)建议不安装该装置。
【解析】
(2)“风光互补发电”装置正常工作1h可产生的电能$W=Pt=0.5\ kW×1\ h=0.5\ kW\cdoth$。一天至少减少${CO_2}$的排放量应该是在无风的晴天时减少的排放量,为$1000×8\ h×0.5\ kW×[0.42\ kg/(kW\cdoth)-0.16\ kg/(kW\cdoth)]=1040\ kg$。
(3)20年节省的电费为$20×365×8\ h×0.5\ kW×0.54\ 元/(kW\cdoth)=15768\ 元$,“风光互补发电”成本为$(5000+4000+1000+2000×5+2000)\ 元=22000\ 元$。因为“风光互补发电”成本高于20年节省的电费,所以不经济,建议不安装该装置。