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物理 高中

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◎請閱讀下列短文後,回答第43.~48.題 科技的進步,大幅改善人類的生活,但也過度耗費了物質和能量,造成空氣污染,嚴重 危害環境。由於地球的資源是有限的,因此人類如何生活才能永續發展,成為大家必須面對 的課題。其中維護環境、開發能源與能源的有效利用,是當今全球各國共同的問題,也是現 代科技面臨的重大挑戰。 在開發能源方面,各國努力尋找再生能源。許多國家以酒精為生質能源,而全球生質酒 精生產國如巴西與美國,主要是以甘蔗、玉米等糧食作物為原料,分別從蔗糖和澱粉中提煉 酒精,技術上雖已成熟,但總有不經濟、不環保,以及爭奪糧食的質疑。近年來,各國科學 家積極開發使用農業廢棄物如玉米稈、稻稈等為原料的研發方向,主要利用廢棄莖稈的纖維 素、半纖維素等成分,提煉出木糖或葡萄糖,經純化過程,皆可製成純度相當高的纖維酒精。 科學家也積極研發能源有效利用的技術,例如抽蓄水力發電,就是利用離峰時間的多餘 電力,將水抽蓄至較高處的方式,以儲存能量,再供尖峰時間使用。我國明潭抽蓄水力發電 廠以日月潭為上池,以水里溪河谷為下池,利用兩池之間約 400 公尺的水面落差,進行抽蓄 水力發電,供應臺灣尖峰電力需求,由於下池蓄水量極為豐沛,上下池水面落差可視為定值。 水力發電機組的總容量為 200 萬瓩(2×10°瓦),是世界上巨型抽蓄水力發電廠之一。

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謝謝~

18~20為題組 在人類發展文明的過程中需要依賴能量,使用時必須依照需要將能量轉換成適當的形式。而在能量的形式 轉換的過程中,總有部分能量會逸散而損失,逸散的能量不易收回再加以利用,因此可供我們利用的「有 用能源」將愈來愈少,找尋新的能源是重要的課題之一。 據估計每年照射在地球表面上的太陽能約為目前全世界每年所需能量的一萬多倍,利用太陽能來發電 應是解決能源匱乏的良好方案。由近年歐盟統計資料(如下左圖)可一窺究竟。 目前人類利用太陽能通常有兩種方式: 一是太陽光照射在某些金屬表面上,使金屬的原子釋放電子,形成電流,轉為電能。最常見的就是太 陽能電池。 另一種方式是大規模的太陽能轉換成我們可使用的能源,然而最大的問題是:太陽並不是隨時都在照 射,以致無法全天候運轉。這問題的解決之道就是在太陽照耀的時候,除了發電裝置運作之外,還要將多 餘的照射能量儲存起來,以待天候不佳或夜晚的時候使用,但是在能量儲存與釋放的過程當中,損失的比 例很大,能量轉換的效率並不高,為各種發電型態中最低的。而近年來對於解決這個問題有了重大的突破 !因為有了熱量貯存媒介的新材料。在西班牙的安達索爾太陽能發電站(Andasol Solar Power Station), 利用直線型拋物面槽式集热器(如下右圖)將入射的陽光經由拋物面板反射,集中能量於拋物面的焦點( 實際上為一直線)處加熱金屬管內的油將水煮沸、產生蒸氣用來發電。實際上,拋物面集热器所收集的熱 能幾乎是白天發電所需熱能的兩倍,多餘的熱則會從管内的油傳送至熱量貯存媒介熔融鹽。其熔點為 240℃,在240℃至590℃的範園內都是很穩定的液態,比熱相當大,是很合適的熱貯存材料、熔融的混合 鹽從 260℃吸取油管的熱能升溫至 400℃。夜間則將熱傳回管內的油,以供發電。如此,發電廠在白天及 夜晚都能運作,既可提升效率又可降低成本,有如打造一個太陽能銀行般將太陽能貯存起來!

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18~20為題組 在人類發展文明的過程中需要依賴能量,使用時必須依照需要將能量轉換成適當的形式。而在能量的形式 轉換的過程中,總有部分能量會逸散而損失,逸散的能量不易收回再加以利用,因此可供我們利用的「有 用能源」將愈來愈少,找尋新的能源是重要的課題之一。 據估計每年照射在地球表面上的太陽能約為目前全世界每年所需能量的一萬多倍,利用太陽能來發電 應是解決能源匱乏的良好方案。由近年歐盟統計資料(如下左圖)可一窺究竟。 目前人類利用太陽能通常有兩種方式: 一是太陽光照射在某些金屬表面上,使金屬的原子釋放電子,形成電流,轉為電能。最常見的就是太 陽能電池。 另一種方式是大規模的太陽能轉換成我們可使用的能源,然而最大的問題是:太陽並不是隨時都在照 射,以致無法全天候運轉。這問題的解決之道就是在太陽照耀的時候,除了發電裝置運作之外,還要將多 餘的照射能量儲存起來,以待天候不佳或夜晚的時候使用,但是在能量儲存與釋放的過程當中,損失的比 例很大,能量轉換的效率並不高,為各種發電型態中最低的。而近年來對於解決這個問題有了重大的突破 !因為有了熱量貯存媒介的新材料。在西班牙的安達索爾太陽能發電站(Andasol Solar Power Station), 利用直線型拋物面槽式集热器(如下右圖)將入射的陽光經由拋物面板反射,集中能量於拋物面的焦點( 實際上為一直線)處加熱金屬管內的油將水煮沸、產生蒸氣用來發電。實際上,拋物面集热器所收集的熱 能幾乎是白天發電所需熱能的兩倍,多餘的熱則會從管内的油傳送至熱量貯存媒介熔融鹽。其熔點為 240℃,在240℃至590℃的範園內都是很穩定的液態,比熱相當大,是很合適的熱貯存材料、熔融的混合 鹽從 260℃吸取油管的熱能升溫至 400℃。夜間則將熱傳回管內的油,以供發電。如此,發電廠在白天及 夜晚都能運作,既可提升效率又可降低成本,有如打造一個太陽能銀行般將太陽能貯存起來!

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