3 可再生能源和不可再生能源
習題與思考3.1 (p. 114)
1 B
2 D
3 C
4 升高或降低控制棒可以控制連鎖反應的快慢，藉此控制反應堆的輸出功率。
5 的原子核由30個質子和34個中子構成。
m = 30 1.007 28 + 34 1.008 67 + 30
0.000 55 63.929 15
= 0.600 53 u
結合能
= 0.600 53 931.5 MeV
= 559.4 MeV
單個核子結合能
=
= 8.74 MeV
6 (a) 太陽灶的輸入功率
= 1080 2.5 2.5
= 6750 W
太陽灶的輸出功率
= 輸入功率 效率
= 6750 55%
= 3712.5 W
(b) 所需能量
= 1800 10 60
= 1 080 000 J
所需時間
=
= 291秒
= 4分鐘51秒
7 輸入功率
= 1000 cos 20 270
= 253 700 W
輸出功率
= 輸入功率 效率
= 253 700 15%
= 38 060 W
電池板每日運作7小時。
電池每日的總能量輸出
= 38 060 7 60 60
= 9.59 108 J
8 (a) 流過扇葉的空氣會將它的部分動能轉移到渦輪機。若風力渦輪機之間的距離太近，它們便會共用相同份量的空氣所供應的動能。風力渦輪機的輸出功率因而減少。
(b) 高地有較少大廈阻擋吹來的風，風速v通常會較高。由於風力渦輪機的最大功率與v3成正比，所以風速這因素比低空氣密度的因素重要。
9 照射到電池板的太陽輻射功率
= 太陽常數 電池板面積
= 1366 20
= 27 320 W
10 (a) 空氣的動能
扇葉的動能
電能
(b) 水的重力勢能
水的動能
渦輪機的動能
電能
(c) 光能
電能
(d) 岩石的內能
蒸汽的動能
渦輪機的動能
電能
11 (a) 根據P =，
A =
=
= 1110 m2
對於圓形面積，
A = r2
=
=
d =
=
= 37.6 m
風力渦輪機轉子的直徑是37.6 m。
(b) 輸出功率
= 1.5 106 50% 60%
= 4.5 105 W
12 (a) 電力在日間的需求量較大，所以電站需要提供額外的電力。
(b) (i) 水的重力勢能
(ii) 輸出能量
= mgh
= 2.8 107 9.81 120
= 3.30 1010 J
輸入能量
=
=
= 3.88 1010 J
習題與思考3.2 (p. 129)
1 燃燒化石料會釋出温室氣體，包括二氧化碳和甲烷。這些氣體會加劇温室效應。
2 (a) 地球變暖導致兩極冰塊熔化，海平面因而升高，沿海地區發生更多水災。
全球的降雨模式可能有所轉變。暴雨、旱災等極端的天氣狀況可能出現得更頻繁。
較暖的氣候助長登革熱等疾病的傳播。
(b) 在家中或學校種植一些植物。
減少使用空調和照明器具，以節省能源。
3 (a) 發電廠和工廠用水作為冷卻劑，並把使用後的水排放到附近的河流或海洋。那些水的温度甚高，會引致熱污染。
(b) 熱污染可能會把海底的珊瑚殺死，令海洋生物遷移到別處。
4 (a) (i) 開採石油涉及伐林，因而引起土壤侵蝕和山泥傾瀉，更會破壞動植物棲身之所。此外，風、雨水或水流可能把岩屑帶到附近的小溪和河流，導致水質污染。
燃燒石油會釋出空氣污染物，引致全球暖化。
(ii) 一旦核反應堆發生意外，很可能導致輻射洩漏。另一方面，核廢料都具有放射性，需要埋藏在地底一段很長的時間，這就會妨礙土地作其他用途。
(iii) 興建水力發電站時要建造水壩來蓄水，因而淹沒大片土地，原本居住在那裏的人被迫遷離，動植物亦會失去天然的棲身之所。
(iv) 風力渦輪機（特別是舊式的）在轉動時或會引致噪音污染。
(b) 以下任何兩項：
太陽能發電的效能受難以預測的天氣所影響，這表示太陽能不能提供穩定的電力供應。
使用太陽能的成本很高。
太陽能發電系統需要很大的空間來接收陽光。
5 (a) 照明和交通。
（接受其他合理答案）
(b) 在農村地區，人們會用天然光和油燈照明，而不會使用電燈。另外，他們會步行到不同地方，而不會使用交通工具。因此，在農村地區生活能節省這兩項活動所耗用的能源。
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