Chuyên đề Sản xuất điện năng – nhiệt điện và thủy điện chi tiết Vật Lý 9

Tham khảo ngay bài viết giới thiệu về chuyên đề Sản xuất điện năng – nhiệt điện và thủy điện được tổng hợp và biên soạn trực tiếp bởi HOCMAI. Qua bài viết, các em sẽ biết được cách các nhà máy nhiệt điện và thủy điện vận hành để sản xuất ra điện năng. Nào cùng HOCMAI bắt đầu bài học nhé!

 

Bài viết tham khảo thêm:

• Năng lượng và sự chuyển hóa năng lượng
• Định luật bảo toàn năng lượng

 

I – Lý thuyết Chuyên đề Sản xuất điện năng – nhiệt điện và thủy điện

1. Vai trò của điện năng trong đời sống và sản xuất

– Điện năng dễ chuyển hóa trở thành các dạng năng lượng khác. Ví dụ như:

• Điện năng chuyển hóa trở thành cơ năng

• Điện năng chuyển hóa trở thành nhiệt năng

• Điện năng chuyển hóa trở thành quang năng

• Điện năng biến đổi trở thành hóa năng

– Điện năng dễ dàng để truyền tải đi xa (không cần sử dụng xe vận chuyển, nhà kho, thùng chứa,… và không gây ô nhiễm môi trường). Điện năng được truyền tải bằng dây dẫn.

2. Nhiệt điện

Hình ảnh của một số nhà máy nhiệt điện:

Sơ đồ về các bộ phận chính trong một nhà máy nhiệt điện:

– Lò đốt than: Hóa năng chuyển hóa trở thành nhiệt năng.

– Nồi hơi: Nhiệt năng chuyển hóa trở thành cơ năng của hơi.

– Tuabin: Cơ năng của hơi chuyển hóa trở thành động năng của tuabin.

– Máy phát điện: Cơ năng chuyển hóa trở thành điện năng.

⇒ Trong nhà máy nhiệt điện, nhiệt năng biến đổi trở thành cơ năng, rồi trở thành điện năng

3. Thủy điện

Hình ảnh về một số nhà máy thủy điện:

Sơ đồ về các bộ phận chính trong nhà máy thủy điện:

– Ống dẫn nước: Thế năng của nước chuyển hóa trở thành động năng của nước.

– Tuabin: Động năng của nước chuyển hóa trở thành động năng của tuabin.

– Máy phát điện: Động năng chuyển hóa trở thành điện năng.

⇒ Trong nhà máy thủy điện, thế năng của nước ở trong hồ chứa được chuyển hóa trở thành động năng, rồi trở thành điện năng.

4. Sơ đồ tư duy về Sản xuất điện năng – nhiệt điện và thủy điện

 

II – Giải bài tập Chuyên đề Sản xuất điện năng – nhiệt điện và thủy điện SGK Vật lí 9

Câu C1 | Trang 160 SGK Vật Lý 9 

Hãy nhớ lại xem điện năng có thể được dùng vào những việc gì ở trong đời sống và sản xuất

Hướng dẫn trả lời

– Trong đời sống: 

• Chạy quạt điện; 
• Thắp đèn điện; 
• Đun bếp điện; 
• Chạy tủ lạnh;
• Chạy máy điều hòa nhiệt độ;
• Chạy tivi,…

– Trong sản xuất: 

• Vận hành các thiết bị công nghiệp, thiết bị điện, máy móc; 
• Luyện kim; 
• Tinh chế hóa chất; 
• Cung cấp năng lượng cho linh kiện điện tử; 
• Thắp sáng,…

Câu C2 | Trang 160 SGK Vật Lý 9 

Hãy nêu những dụng cụ hoặc thiết bị mà trong đó điện năng đã được chuyển hóa trở thành cơ năng, quang năng, nhiệt năng, hóa năng.

Hướng dẫn trả lời

• Quạt máy: Điện năng chuyển hóa → Cơ năng và nhiệt năng.
• Bếp điện: Điện năng chuyển hóa → Nhiệt năng.
• Đèn ống: Điện năng chuyển hóa → Quang năng và nhiệt năng.
• Bình nạp ắc quy, bình điện phân: Điện năng chuyển hóa → Hóa năng.

Câu C3 | Trang 160 SGK Vật Lý 9 

Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện tới nơi tiêu dùng sẽ được thực hiện như thế nào? Việc truyền tải đó có thuận lợi gì hơn với việc vận chuyển dầu lửa, than đá, khí đốt?

Hướng dẫn trả lời

– Việc truyền tải điện năng từ nhà máy điện tới nơi tiêu dùng sẽ được thực hiện bằng hệ thống đường dây dẫn điện và giảm hao phí ở trên đường dây bằng cách sử dụng máy tăng thế tại đầu nhà máy điện và máy hạ thế tại nơi tiêu thụ.

– Việc truyền tải này thuận lợi hơn việc vận chuyển dầu lửa, than đá, khí đốt: Truyền tải hiệu quả, nhanh chóng, có thể đưa tới tận nơi sử dụng ở trong nhà, trong xưởng mà không cần xe vận chuyển hay hay thùng chứa, nhà kho.

Câu C4 | Trang 160 SGK Vật Lý 9 

Trên hình 61.1. SGK có vẽ sơ đồ các bộ phận chính trong một nhà máy nhiệt điện. Hãy cho rằng biết năng lượng đã được chuyển hóa từ dạng nào → Dạng nào từ lò đốt than → Nồi hơi, trong tuabin và bên trong máy phát điện.

Hướng dẫn trả lời

– Lò đốt than: Hóa năng chuyển hóa trở thành nhiệt năng.

– Nồi hơi: Nhiệt năng chuyển hóa trở thành cơ năng của hơi.

– Tuabin: Cơ năng của hơi chuyển hóa trở thành động năng của tuabin.

– Máy phát điện: Cơ năng chuyển hóa trở thành điện năng.

Câu C5 | Trang 161 SGK Vật Lý 9 

Trên hình 61.2 SGK có vẽ các bộ phận chính trong một nhà máy thủy điện. Hãy cho biết rằng năng lượng của nước ở trong hồ chứa đã biến đổi từ dạng nào → Dạng nào qua các bộ phận: tuabin, ống dẫn nước, máy phát điện.

Hướng dẫn trả lời

– Ống dẫn nước: Thế năng của nước chuyển hóa trở thành động năng của nước.

– Tuabin: Động năng của nước chuyển hóa trở thành động năng của tuabin.

– Máy phát điện: Động năng chuyển hóa trở thành điện năng.

Câu C6 | Trang 161 SGK Vật Lý 9 

Hãy giải thích tại sao về mùa khô ít mưa, công suất của các nhà máy thủy điện lại bị giảm đi.

Hướng dẫn trả lời

Vào mùa khô ít mưa, mực nước ở trong hồ chứa giảm → Thế năng của nước giảm. Vậy nên trong các bộ phận của nhà máy năng lượng đều giảm → Điện năng giảm.

Câu C7 | Trang 161 SGK Vật Lý 9 

Thế năng của một vật có trọng lượng là P được nâng lên độ cao h bằng với công mà vật đó sinh ra khi rơi xuống đến mặt đất: A = P.h. Một lớp nước dày 1m bên trên mặt một hồ chứa nước có diện tích 1km² và độ cao 200m so với cửa tuabin trong nhà máy thủy điện có thể cung cấp được một năng lượng điện là bao nhiêu?

Tóm tắt:

• S = 1km² = 10^6m²; 
• d = 1m; 
• h = 200m; 
• Nước có D = 1000kg/m³;
• A = P.h = ?

Hướng dẫn trả lời

Công mà lớp nước rộng 1km², dày 1m, có độ cao 200m có thể sinh ra khi chảy vào trong tuabin là:

A = P.h = 10.m.h = 10. V.D.h = 10. S.d.D.h

(Trong đó: V là thể tích | D là khối lượng riêng của nước | d là bề dày lớp nước).

→ A = 10.106.1.1000.200 = 2.1012J.

Công đó bằng với thế năng của lớp nước, khi vào trong tuabin sẽ được chuyển hóa trở thành điện năng.

 

III – Bài tập trắc nghiệm chuyên đề Sản xuất điện năng – nhiệt điện và thủy điện

Bài 1: Trong nhà máy nhiệt điện:

A) nhiệt năng biến đổi trở thành cơ năng, rồi trở thành điện năng.

B) nhiệt năng biến đổi trở thành điện năng, rồi trở thành cơ năng.

C) quang năng biến đổi trở thành điện năng.

D) hóa năng biến đổi trở thành điện năng.

Trả lời

Trong nhà máy nhiệt điện, nhiệt năng biến đổi trở thành cơ năng, rồi trở thành điện năng

→ Đáp án A

Bài 2: Tác nhân trực tiếp bên trong nhà máy nhiệt điện làm quay tuabin là:

A) nhiên liệu

B) nước

C) hơi nước

D) quạt gió

Trả lời

Hơi nước chính là tác nhân trực tiếp làm quay tuabin.

→ Đáp án C

Bài 3: Trong nhà máy thủy điện

A) nhiệt năng biến đổi trở thành cơ năng, rồi trở thành điện năng.

B) thế năng chuyển hóa biến trở thành động năng, rồi trở thành điện năng.

C) quang năng biến đổi trở thành điện năng.

D) hóa năng biến đổi trở thành điện năng.

Trả lời

Trong nhà máy thủy điện, thế năng của nước ở trong hồ chứa được chuyển hóa trở thành động năng, rồi trở thành điện năng.

→ Đáp án B

Bài 4: Bộ phận có nhiệm vụ biến đổi năng lượng của nước trở thành điện năng ở trong nhà máy thủy điện là:

A) lò đốt than

B) nồi hơi

C) máy phát điện

D) tuabin

Trả lời

Thế năng của nước ở trong hồ chứa đã được chuyển hóa trở thành động năng làm quay tuabin có nhiệm vụ biến đổi năng lượng của nước trở thành điện năng

→ Đáp án D

Bài 5: Nhà máy thủy điện có ưu điểm nổi bật là:

A) tránh được ô nhiễm môi trường.

B) việc xây dựng nên nhà máy là đơn giản.

C) tiền đầu tư không lớn.

D) có thể hoạt động tốt ở trong cả mùa mưa và mùa nắng.

Trả lời

Nhà máy thủy điện có ưu điểm nổi bật là tránh được ô nhiễm môi trường

→ Đáp án A

Bài 6: Trong điều kiện nào dưới đây, nhà máy thủy điện sẽ cho công suất phát điện lớn hơn?

A) Mùa khô, nước ở trong hồ chứa ít.

B) Mùa mưa trong hồ chứa đầy nước.

C) Độ cao mực nước trong hồ chứa tính từ tua bin thấp.

D) Lượng nước chảy ở trong ống dẫn nhỏ.

Trả lời

Nhà máy thủy điện sẽ cho công suất phát điện lớn hơn ở trong mùa mưa, khi hồ đầy nước

→ Đáp án B

Bài 7: Vì sao nhà máy thủy điện lại cần phải xây hồ chứa nước ở trên những vùng núi cao?

A) Để chứa được nhiều nước hơn

B) Để nước có thế năng hơn, chuyển hóa trở thành điện năng thì lợi hơn

C) Để có nhiều nước làm mát máy

D) Để tránh lũ lụt do xây dựng nhà máy

Trả lời

Nhà máy thủy điện cần phải xây hồ chứa nước ở trên những vùng núi cao để nước có thế năng hơn, chuyển hóa trở thành điện năng thì lợi hơn

→ Đáp án B

Bài 8: Trong nhà máy thủy điện và nhà máy nhiệt điện có một bộ phận giống nhau chính là tuabin. Vậy tuabin có nhiệm vụ gì?

A) Biến đổi cơ năng trở thành điện năng

B) Đưa nước hoặc hơi nước vào trong máy phát điện

C) Tích lũy điện năng đã được tạo ra

D) Biến đổi cơ năng của nước trở thành cơ năng của roto máy phát điện

Trả lời

Nhiệm vụ của Tuabin là biến đổi cơ năng của nước trở thành cơ năng của roto máy phát điện

→ Đáp án D

Bài 9: Trong nhà máy thủy điện và nhà máy nhiệt điện, năng lượng sẽ được biến đổi theo nhiều giai đoạn, vậy dạng năng lượng cuối cùng trước khi được biến đổi trở thành điện năng là gì?

A) Nhiệt năng

B) Điện năng

C) Hóa năng

D) Cơ năng

Trả lời

Trong nhà máy thủy điện và nhà máy nhiệt điện, năng lượng được biến đổi theo nhiều giai đoạn, dạng năng lượng cuối cùng trước khi được biến đổi thành điện năng là cơ năng.

→ Đáp án D

Bài 10: Thế năng của một vật có trọng lượng là P được nâng lên độ cao h bằng với công mà vật đó sinh ra khi rơi xuống đến mặt đất: A = P.h. Một lớp nước dày 1m ở trên mặt một hồ chứa nước có diện tích 1km² và độ cao 200m so với cửa tuabin trong nhà máy thủy điện có thể cung cấp được một năng lượng điện là bao nhiêu?

A) 2.1010J

B) 2.1012J

C) 4.1010J

D) 4.1012J

Trả lời

Ta có:

Lượng năng lượng điện tối đa thu được bằng với công của lượng nước rơi xuống:

W = A = P.h

Lại có: 

P = 10m = 10.DV

V = Sd

Ta suy ra: W = 10.D.V.h = 10.D.S.d.h

– Từ đề bài ta có:

S = 1km² = 10^6m²

d = 1m

D = 1000kg/m³

h = 200m

⇒ W = 10.1000.106.1.200 = 2.1012J

→ Đáp án B

 

Ở bài viết này, HOCMAI đã giới thiệu đến các em học sinh về chuyên đề Sản xuất điện năng – nhiệt điện và thủy điện qua phần lý thuyết và hướng dẫn làm các bài tập về chuyên đề này. Mong rằng các em sẽ tham khảo thật kĩ tài liệu trên để hiểu rõ nguyên lý sản xuất điện năng trong nhà máy thủy điện và nhiệt điện. Từ đó giúp các em học tốt môn Vật Lý 9.