Расчет ГЭС

Одорант в воздухе

Для обнаружения утечки природного газа (он почти не обладает запахом) в него добавляют пахучее вещество, называемое одорантом. Норма одоризации составляет 16 г на 1000 м³ природного газа. Такое содержание одоранта в газе человек ощущает даже при стократном разбавлении газа воздухом. Рассчитайте число молекул одоранта в кубометре воздуха, достаточное для ощущения его запаха человеком, если масса одной молекулы одоранта 10 г: 10²³. Оцените, сколько молекул попадает в нос человека при вдохе, если объем легких человека 4 литра? (8 баллов)

Возможное решение: В 16 г одоранта содержится 1, 6 ^. 10²³ молекул. На 1000 м³ природного газа приходится (1, 6 ^. 10²³): 1000 = 1, 6 ^. 10²⁰ молекул одоранта. При стократном разбавлении газа воздухом в 1 м³ будет содержаться (1, 6 ^. 10²⁰): 100 = 1, 6 ^. 10¹⁸ молекул одоранта. При объеме легких человека 4 литра в нос человека при вдохе попадет ((1, 6 ^. 10¹⁸): 1000) ^. 4 = 6, 4 ^. 10¹⁸ молекул.

Критерии оценивания

Найдено количество молекул в16 г одоранта.....................................................2 балла

Опредено количество молекул одоранта в1 м³ воздуха..................................... 2 балла

Рассчитано число молекул одоранта в1 м³ воздуха при стократном разбавлении газа воздухом....................................................................................................................1балл

Проведена оценка, сколько молекул попадает в нос человека при вдохе….......3 балла

Рычаг в равновесии

Определите показание динамометра (рис.), если масса каждого шарика равна 300 г. Рычаг находится в равновесии. Массой блока пренебречь. (10 баллов)

Возможное решение:

2T ^. 3x = 4mg ^. x

Отсюда Т = 2 Н.

Ответ: Т = 2 Н.

Критерии оценивания

Указано, что блок дает выигрыш в силе 2 раза........................................2 балла

Проведено сложение сил …………………………………………………2 балла

Записано правило моментов........................................................................4 балла

Найдено показание динамометра................................................................2 балла

Расчет ГЭС

Уникальная арочно-гравитационная плотина станции Саяно-Шушенской ГЭС высотой 242 м — самая высокая плотина России и одна из высочайших плотин мира. Напор воды Саяно-Шушенской ГЭС 194 м. Максимальный расход воды в створе гидроузла наблюдался в 1916 году и составлял 12 900 м³ /с. Когда через турбины станции проходит 3666 м³ воды ежесекундно, развиваемая ими мощность составляет 6, 4*10⁶ кВт. Определите КПД гидротурбин станции. Какой была бы мощность станции при расходах воды 1 км³ за сутки, имевшем место в створе гидроузла в 1916 году? КПД гидротурбин станции считать постоянным.

Какое гидростатическое давление испытывает плотина Саяно-Шушенской ГЭС? (20 баллов)

Возможное решение:

Полезная работа станции равна А _п = N ^. t и за время 1 с составляет А _п = 6, 4 ^. 10⁶ кДж.

Работа, совершенная при этом силой тяжести равна А_с = F S, где S - путь (194 м).

Сила тяжести F = ρ Vg, где ρ - плотность воды (1000 кг/м³), V - её объём (3666 м³),

g - ускорение свободного падения (10 Н/кг). Расчеты дают: F=36660000 H, А_с= 7112040000 Дж.

КПД гидротурбин станции равен (А _п / А_с) ^. 100 % =90 %.

Расход воды 1 км³ за сутки соответствует примерно объему 11600 м³ за 1 с. Это соответствует мощности примерно N = 20 ^. 10⁹ Вт.

Гидростатическое давление, испытываемое плотиной ГЭС Р=ρ gh. Р=194^.10⁴ Па.

Критерии оценивания

Записано выражение для определения мощности и проведен расчет полезной работы станции за 1 с …………………......................................................................................3 балла

Определена масса данного объема воды........................................................................2 балла

Найдена сила тяжести, действующей на данный объем воды................................... 3 балла

Рассчитана работа, совершенная силой тяжести при падении объема V воды с высоты h 194 м ………………….......................................................................................................3 балла

Найден КПД гидротурбин станции................................................................................2 балла

Расход воды 1 км³ за сутки выражен в м³ за 1 с..........................................................2 балла

Рассчитана мощность станции при новом напоре воды..............................................2 балла

Определено гидростатическое давление, испытываемое плотиной ГЭС...................3 балла