Question

2011年3月11日，日本發生大地震，由于地震導致電力中斷，福島核電站冷卻系統失靈，核電站的機組1號機組12日爆炸，3號機組14日爆炸，4號、5號機組15日相繼爆炸，核泄漏風險上升…
（1）核電站發電是利用原子核

裂變

（選填“聚變”或“裂變”）釋放的巨大能量是汽輪機轉動從而發電的．
（2）已知原子核在裂變時釋放的能力可以由E=mc²（m表示原子核的質量，c表示光速，公式里各個量單位均為國際單位）來計算，請問1g原子核裂變相當與多少標準煤完全燃燒釋放的熱量，這些可以降多少10℃的水加熱到100℃？（c_水=4.2×10³J/（Kg?℃），q_標準煤=3.0×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）核裂變和核聚變都能釋放能量，但是又有區別，對于核裂變是可控的，如核電站的核反應堆就是通過核裂變提供能量的，對于核聚變過程不可控，如氫彈爆炸就是利用核聚變釋放能量；
（2）根據E=mc²算出原子核在裂變時放出的熱量，由Q=mq求出煤的質量．由Q=cm（t-t ₀）求出水的質量．

解答：解：（1）核電站是利用原子核發生裂變釋放能量來發電的．
（2）原子核的質量m=1g=0.001kg，光速C=3×10⁸m/s，由E=mc²m得原子核放出熱量E=0.001kg×（3×10⁸m/s）²=9×10¹³J．
q_標準煤=3.0×10⁷J/kg，由Q=mq得煤的質量m_煤=

9×1013J

3.0×107J/kg

=3×10⁶kg．
c_水=4.2×10³J/（Kg?℃）、t=100℃、t₀=10℃，由Q=cm（t-t₀）可得水的質量
m_水=

9×1013J

4.2×103J/(kg?℃)×(100℃-10℃)

=2.4×10⁸kg．
故答案為：（1）裂變；（2）3×10⁶kg；2.4×10⁸kg．

點評：此題考查了原子核的裂變、質能方程公式E=mc²、熱量公式Q=mq、以及吸熱公式Q=cm（t-t₀），注意計算過程的準確性．