急!!高中物理科目研究潮汐现象或者潮汐发电!
去过海边的人都知道,海水有高潮和低潮。涨潮时,海水上涨,海浪翻滚,景色壮观;退潮时,海水悄悄退去,露出一片沙滩。中国一本古书上说:“大海里的水,日出时是潮汐,日落时是汐。”那么,潮汐是如何产生的呢?
在古代,很多泰莎都讨论过这个问题,提出了一些假说。古希腊哲学家柏拉图认为,地球和人类一样,也需要呼吸,潮汐就是地球的气息。他猜测是地下洞穴震动引起的,就像人的心脏跳动一样。
随着对潮汐现象的不断观察,人们逐渐认识到潮汐现象的真正原因。中国古代的于道安在他的《海潮序》一书中说:“海潮的涨落,除非大海涨潮或落潮,月亮被遮住了才会随之而来。”汉代思想家王充在《论衡》中写道:“陶随月沉浮。”他们都指出潮汐和月亮有关系。17年的80年代,英国科学家牛顿发现万有引力定律后,提出了潮汐是由于月球和太阳对海水的吸引而产生的假说,从而科学地解释了潮汐的成因。
原来海水也在随着地球的自转而旋转,旋转的物体受到离心力的作用,使它们倾向于离开旋转中心。这就像旋转一把打开的伞,伞上的水滴会被甩出去。同时,海水还受到月球、太阳等天体的吸引。因为月球离地球最近,所以吸引力更大。这样,海水在这两种力的共同作用下形成了潮汐力。由于地球和月球都在不断运动,地球、月球和太阳的相对位置都在周期性地变化,所以引潮力也在周期性地变化,这就使得潮汐现象周期性地发生。2.潮汐发电:由于潮汐力的作用,海水不断涨落。涨潮时,大量海水涌入,动能大;同时水位逐渐上升,动能转化为势能。退潮时,海水冲走,水位相继下降,势能转化为动能。海水在运动中的动能和势能统称为潮汐能。
潮汐能的一个重要应用是发电。潮汐发电是在海湾或潮汐河口修建挡水坝形成水库,在水坝内或附近放置水轮发电机组。利用潮汐波动时海水水位的波动,海水经过水轮机时推动水轮发电机组发电。从能量的角度来说,就是利用海水的势能和动能,通过水轮发电机将其转化为电能。潮汐发电的优势是成本低,每千瓦时的成本只有火力发电厂的八分之一。
1913德国在北海海岸建立了世界上第一座潮汐发电站。中国有漫长的海岸线和丰富的潮汐能资源。第一座潮汐电站于1957年在山东建成。据不完全统计,我国潮汐能储量为1.1亿千瓦,年发电量可达2750千瓦时,其中可开发约3850万千瓦,年发电量870亿千瓦时,相当于40多个新安江水电站。