Question

世界領先的中國新一代入造太陽實驗裝置--熱核聚變裝置成功完成了放電實驗．據媒體報道：1.44L海水提取的氫的同位素，通過實驗反應堆發生完全聚變反應所用時間大約為1min，所釋放的能量大約相當于360L汽油完全燃燒所放出的熱量．若汽油的密度為0.8×10³kg/m³，汽油的熱值為5×10⁷J/kg，請根據數據解答以下問題：
（1）360L汽油的質量是多少？
（2）1.44L海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應中釋放的能量是多少J？
（3）若能利用熱核聚變裝置發電，發電的效率為50%，求1min內產生的電能可以供給一臺銘牌如圖所示的空調連續制冷約多長時間？

Answer 1

分析：（1）先將容積單位L換算成m³，然后根據密度公式的變形式m=ρV即可算出360L汽油的質量．
（2）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360L汽油完全燃燒所釋放的熱量，利用Q=mq求得360L汽油完全燃燒所釋放的熱量即可；
（3）根據銘牌提供的額定電壓和制冷電流，利用P=UI求出空調的制冷功率，利用公式t=

W

P

可以求出空調正常工作時間．

解答：解：（1）360L=0.36m³，
由ρ=

m

V

：m=ρV，
則360L汽油的質量是：m=ρV=0.8×10³kg/m³×0.36m³=288kg．
答：360L汽油的質量是288kg．
（2）Q=mq=288kg×5×10⁷J/kg=1.44×10¹⁰J；
答：在完全聚變反應中釋放的能量是1.44×10¹⁰J．
（3）轉化成的電能W=1.44×10¹⁰J×50%=7.2×10⁹J
空調的制冷功率P=UI=220V×6.0A=1320W，
可供空調的工作時間t=

W

P

=

7.2×109J

1320W

≈0.055×10⁸s=1527h，
答：它可以供給一臺銘牌如圖所示的空調連續制冷約1527h．

點評：本題考查了熱量的計算、密度公式及其應用，這兩個公式的應用與生活聯系十分緊密．在解答本題時，首先要將各物理量之間的單位進行統一，然后再利用公式進行計算．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題干，運用所給數據，一步步仔細作答，方可得出正確結論．