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二氧化碳跨临界直接蒸发制冷技术

有着“冰丝带”美誉的国家速滑馆,是2022年冬奥会北京赛区的标志性场馆(如图甲所示)。它是全世界首个采用“二氧化碳跨临界直接蒸发制冷技术”的冬奥场馆,这种技术,被视为目前最先进、最环保、最高效的制冰技术之一。

二氧化碳制冷的原理和普通空调中的制冷剂循环类似(如图乙所示):二氧化碳在常温常压下是气态,但在施加一定高压后,二氧化碳会变为临界状态的流体;这些流体随后被送到需要制冷的区域,在其蒸发过程中会大量吸热,进而达到降温制冷的目的。这种技术最关键的特征是大气友好性。与氟利昂类制冷剂相比,二氧化碳制冷剂不会引起臭氧层破坏,其温室效应也远低于氟利昂类人工合成制冷剂。此外,二氧化碳制冷的能效也比传统制冷系统更高。使用二氧化碳制冷剂还具有无异味、不可燃、不助燃的优点,其安全性更高。除了制冷,“冰丝带”还配置了一套先进的智能能源管理系统,用以高效回收制冷系统所产生的余热,为场馆除湿、冰面维护浇水及运动员日常所需等场景提供近70℃的热水。在全冰面运行的情况下,“冰丝带”仅在制冷环节每年就能节电200余万度,相当于北京6000余个家庭一个月的用电量。由于在整个制冷过程中碳排放趋近于零,这堪比种下超过120万株树木实现的碳减排量。因此,二氧化碳制冷技术更加符合北京冬奥会“绿色、节能、环保”的办会理念。请回答:

(1) 二氧化碳在制冷盘中的状态是 (选填“气态“、“液态”、“气液混合态”);
(2) 压缩机是通过 的方法使二氧化碳发生 (填物态变化名称),此过程需要 (选填“吸热”、“放热”);
(3) 二氧化碳在膨胀阀中的内能 (选填“大于”、“小于”或“等于”)在压缩机中的内能:
(4) 在全冰面运行的情况下,“冰丝带”在制冷环节每年能节约电能约 J;已知利用燃煤发电的效率约为40%,那么“冰丝带”每年相当于节约燃煤约 t。(燃煤的热值约为3.0×107J/kg)
【考点】
液化及液化放热; 做功改变物体内能; 热量的计算; 热机的效率; 增大压强的方法及其应用;
【答案】

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