空氣流動(dòng)形成風(fēng)，風(fēng)能夠發(fā)電．風(fēng)力發(fā)電機(jī)是將風(fēng)能（氣流的動(dòng)能）轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其主要部件包括風(fēng)輪機(jī)、齒輪箱、發(fā)電機(jī)等（如圖所示）．風(fēng)力發(fā)電時(shí)，風(fēng)輪機(jī)葉片受到風(fēng)力的推動(dòng)后轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電．某地的一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)，其風(fēng)輪正面迎風(fēng)，當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí)，每秒鐘流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣質(zhì)量是7200kg，該地的空氣密度是1.2kg/m
3． 已知空氣動(dòng)能與空氣質(zhì)量成正比，且1kg空氣在不同的速度（V）時(shí)的動(dòng)能（E）如下表所示．
| E（J） | 2 | 8 | 18 | 32 | 50 |
| V（m/s） | 2 | 4 | 6 | 8 | 10 |
（1）當(dāng)風(fēng)速為8m/s時(shí)，每秒鐘通過葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣體積是多少立方米？若煤的熱值3.2×10
7J/kg，那么這樣的一臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)在1h內(nèi)獲得的風(fēng)能與完全燃燒多少千克的煤所產(chǎn)生的內(nèi)能相當(dāng)？
（2）當(dāng)風(fēng)速為10m/s時(shí)，1s鐘流向葉片旋轉(zhuǎn)面積的空氣質(zhì)量是多少千克？若在這種情況下，風(fēng)力發(fā)電機(jī)能對外提供5.4×10
4J的電能，那么這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率是多少？
（3）科學(xué)家認(rèn)為，理想空氣發(fā)電廠應(yīng)建立在海拔4600m到10000m的空中，其原因是什么？
（1）由ρ=
得，V=
=
=6000m
3，
1h空氣所產(chǎn)生的能量為：Q=32J/kg×7200kg/s×3600s=8.2944×10
8J，
1h內(nèi)獲得的風(fēng)能相當(dāng)完全燃燒煤：m=
=
=25.92kg．
（2）設(shè)風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)面積為s，風(fēng)速為v；
單位時(shí)間t內(nèi)，通過風(fēng)扇的空氣流量為：V=sl=s?vt；
那么這些空氣的質(zhì)量為：m=ρV=ρs?vt；
當(dāng)空氣密度、風(fēng)扇的葉片旋轉(zhuǎn)面積以及時(shí)間相同的情況下，m、v成正比；
即：
=
，得：
m′=
=
×10m/s=9000kg，
根據(jù)表可知產(chǎn)生能量為：E
風(fēng)=50J/kg×9000kg=4.5×10
5J，
這臺(tái)風(fēng)力發(fā)電機(jī)的風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能的效率為：η=
×100%=
×100%=12%．
（3）因?yàn)楹０卧礁呖諝獾牧鲃?dòng)速度越大，產(chǎn)生的能量越多，從而提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的轉(zhuǎn)化效率，所以理想空氣發(fā)電廠應(yīng)建立在海拔4600m到10000m的空中．