Question

社會發展到今天，能源危機開始困擾人類．人們正在尋找各種可能的未來能源，以維持人類社會的持續發展．2006年5月24日，歐盟、美國、中國、日本、韓國、俄羅斯和印度在布魯塞爾歐盟總部草簽了一系列關于國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）的協議．這是人類開發新能源的一個重大嘗試，也是中國以完全平等的地位參
加的最大的國際科技合作項目．熱核聚變是在上億攝氏度的高溫條件下，利用氫的同位素氘、氚在可控情況下發生的核聚變．聚變反應中釋放出來的核能提供大量的熱量，就象造出一個“人造太陽”．反應后的生成物是無放射性污染的氦．預期于2010年建成的實驗反應堆，可以在16min內產生1.44×10¹²J的熱量．據媒體報道：lL海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應中釋放的能量，相當于300L汽油完全燃燒所釋放的熱量．請根據所提供的數據進行估算，并回答以下問題：
（1）若汽油的密度約為0.7×10³kg/m³，300L汽油的質量是多少？
（2）若汽油的熱值約為5×10⁷J/kg，300L汽油完全燃燒能釋放多少熱量？
（3）需要從多少升海水中提取氫的同位素，在發生聚變時才可以產生1.44×10¹²J的熱量？若這些熱量轉化為電能的效率為50%，則它可以供給一臺功率是2kW的空調正常工作多少小時？
（4）位于我市東區的江蘇田灣核電站是中國繼秦山核電站、大亞灣核電站之后第三個核電站．請你談談田灣核電站的工作原理和熱核聚變的異同．

Answer 1

【答案】分析：（1）已知汽油的密度和質量，根據公式ρ=求解．
（2）已知300L油的質量和油的熱值，可以算出完全燃燒釋放的熱量．
（3）lL海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應中釋放的能量，相當于300L汽油完全燃燒所釋放的熱量，可以求得300L汽油完全燃燒所釋放的熱量；已知釋放的總熱量，可以求出需要的海水量．
已知空調的功率，利用公式W=pt，可以求出空調正常工作時間．
（4）核電站和熱核聚變存在著許多共同點和異同點，要分別列條回答．
解答：解：（1）300L汽油的質量m=ρV=0.7×10³kg/m³×300×10^-3m³=210kg
（2）300L汽油完全燃燒釋放的熱量 Q=qm=5×10⁷J/kg×210kg=1.05×10¹⁰J
（3）需要的海水量為=137L
轉化成的電能W=1.44×10¹²J×50%=7.2×10¹¹J
可供冰箱工作時間t==s=3.6×10⁸s=10⁵h
（4）相同點：都是利用核能
不同點：核電站發生的是核裂變（可人工控制），熱核聚變發生的是核聚變（目前還不可人工控制）
答：（1）300L汽油的質量為210kg
（2）300L汽油完全燃燒能釋放熱量1.05×10¹⁰J．
（3）需要從137升海水中提取氫的同位素．
可以供給一臺功率是2kW的空調正常工作10⁵小時
（4）相同點：都是利用核能
不同點：核電站發生的是核裂變（可人工控制），熱核聚變發生的是核聚變（目前還不可人工控制）
點評：此題涉及的知識點較多，數據較大．所以計算起來略為麻煩．此題要求學生仔細分析提干，運用所給數據，一步步仔細作答，方可得出正確結論．