Question

【物理3—3模塊】由于生態(tài)環(huán)境破壞，地表土裸露，大片土地沙漠化，加上干旱少雨，我國北方地區(qū)春天會出現(xiàn)揚塵天氣乃至沙塵暴。據(jù)環(huán)保部門測定，在北京地區(qū)出現(xiàn)嚴重沙塵暴時，最大風速可達到12 m/s，沙塵的平均直徑d=6.0×10^-8 m。同時由于大量微粒在空中懸浮，天空呈橙黃色，能見度只有50 m左右。

（1）若某次沙塵暴使空氣中懸浮微粒的最高濃度達到5.8×10^-6 kg/m³，已知單個懸浮微粒的密度為2.0×10³ kg/m³，這時1.0 cm³的空氣中含多少個懸浮微粒？

（2）在一般揚塵天氣，風力發(fā)電機還可以正常工作。已知風力發(fā)電機將空氣的動能轉化為電能的效率為20%，空氣密度為1.29 kg/m³。某風力發(fā)電機的有效受風面積為4.0 m²，求此風力發(fā)電機在風速為10 m/s時輸出的電功率為多大？

Answer 1

解：（1）沙塵暴天氣時，1 m³的揚塵空氣中所含懸浮微粒的總體積為：

V=m/ρ=2.9×10^-9 m³

每一個懸浮微粒的平均體積為：V₀=πd³/6=1.1×10^-22 m²

1 m³的空氣中所含懸浮微粒的數(shù)量為

N=V/V₀=2.6×10¹³(個)

所以1.0 cm³的空氣中所含懸浮微粒的數(shù)量為n=2.6×10⁷ 個

（2）1 s內吹到風車上的空氣的體積為：V=Sv

這些空氣所具有的動能為：E_k=ρVv²

風力發(fā)電機輸出的電功率為：P=ηE_k=η×ρSv³=516 W