社會(huì)發(fā)展到今天,能源危機(jī)開(kāi)始困擾人類.人們正在尋找各種可能的未來(lái)能源,以維持人類社會(huì)的持續(xù)發(fā)展.2006年5月24日,歐盟、美國(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)、俄羅斯和印度在布魯塞爾歐盟總部草簽了一系列關(guān)于國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆(ITER)的協(xié)議.這是人類開(kāi)發(fā)新能源的一個(gè)重大嘗試,也是中國(guó)以完全平等的地位參加的最大的國(guó)際科技合作項(xiàng)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(fā)生的核聚變.聚變反應(yīng)中釋放出來(lái)的核能提供大量的熱量,就像造出一個(gè)“人造太陽(yáng)”.反應(yīng)后的生成物是無(wú)放射性污染的氦.
預(yù)期于2010年建成的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆,可以在16 min產(chǎn)生1.44×1012 J的熱量.據(jù)媒體報(bào)道:1 L海水提取的氫的同位素,在完全聚變反應(yīng)中釋放的能量,相當(dāng)于300 L汽油完全燃燒所釋放的熱量.請(qǐng)根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算,并回答以下問(wèn)題:
(1)若汽油的密度約為0.7×103 kg/m3,300 L汽油的質(zhì)量是多少?(1 L=l×10-3 m3)
(2)若汽油的熱值約為5×107 J/kg,300 L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(fā)生聚變時(shí)才可以產(chǎn)生1.44×1012 J的熱量?若這些熱量轉(zhuǎn)化為電能的效率為50%,則它可以供給一臺(tái)功率是2 kW的空調(diào)正常工作多少小時(shí)?
(4)你知道嗎?在安徽省合肥市科學(xué)島上也有一臺(tái)“人造太陽(yáng)”.這個(gè)名為托卡馬克的裝置于2006年7月進(jìn)行點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)了.閱讀了上述材料和數(shù)據(jù)后,你一定會(huì)有很多感受,談?wù)勀銓?duì)“人造太陽(yáng)”的認(rèn)識(shí).
(1)m=ρV=0.7×103×300×10-3 kg=210 kg (2)Q=mq=210×5×107 J=1.05×1010 J或1×1010 J (3)因1 L海水可產(chǎn)生的熱量是1.05×1010 J,所以1.44×1012 J的熱量需要海水體積 V=1.44×1012÷(1.05×1010) L=1.37×102 L或1.44×102 L 時(shí)間t=W/P=1.44×1012×50%÷(2×103) s=3.6×108 s=1×105 h (4)從人類的可持續(xù)發(fā)展、環(huán)保、對(duì)中國(guó)國(guó)力(安徽)的認(rèn)識(shí)、安全等各方面回答均可,答出一點(diǎn)即可. |
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