Question

社會發(fā)展到今天，能源危機(jī)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(xù)發(fā)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(guān)于國際熱核聚變實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆（ITER）的協(xié)議．這是人類開發(fā)新能源的一個(gè)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(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)中釋放出來的核能提供大量的熱量，就象造出一個(gè)“人造太陽”．反應(yīng)后的生成物是無放射性污染的氦．預(yù)期于2010年建成的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，可以在16min內(nèi)產(chǎn)生1.44×10¹²J的熱量．據(jù)媒體報(bào)道：lL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300L汽油完全燃燒所釋放的熱量．請根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)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(zhì)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(fā)生聚變時(shí)才可以產(chǎn)生1.44×10¹²J的熱量？若這些熱量轉(zhuǎn)化為電能的效率為50%，則它可以供給一臺功率是2kW的空調(diào)正常工作多少小時(shí)？
（4）位于我市東區(qū)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(gè)核電站．請你談?wù)勌餅澈穗娬镜墓ぷ髟�理和熱核聚變的異同�?

Answer 1

分析：（1）已知汽油的密度和質(zhì)量，根據(jù)公式ρ=

m

V

求解．
（2）已知300L油的質(zhì)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(yīng)中釋放的能量，相當(dāng)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(diào)的功率，利用公式W=pt，可以求出空調(diào)正常工作時(shí)間．
（4）核電站和熱核聚變存在著許多共同點(diǎn)和異同點(diǎn)，要分別列條回答．

解答：解：（1）300L汽油的質(zhì)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

1.44×1012J

1.05×1010J/L

=137L
轉(zhuǎn)化成的電能W=1.44×10¹²J×50%=7.2×10¹¹J
可供冰箱工作時(shí)間t=

W

P

=

7.2×1011

2×103

s=3.6×10⁸s=10⁵h
（4）相同點(diǎn)：都是利用核能
不同點(diǎn)：核電站發(fā)生的是核裂變（可人工控制），熱核聚變發(fā)生的是核聚變（目前還不可人工控制）
答：（1）300L汽油的質(zhì)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(diào)正常工作10⁵小時(shí)
（4）相同點(diǎn)：都是利用核能
不同點(diǎn)：核電站發(fā)生的是核裂變（可人工控制），熱核聚變發(fā)生的是核聚變（目前還不可人工控制）

點(diǎn)評：此題涉及的知識點(diǎn)較多，數(shù)據(jù)較大．所以計(jì)算起來略為麻煩．此題要求學(xué)生仔細(xì)分析提干，運(yùn)用所給數(shù)據(jù)，一步步仔細(xì)作答，方可得出正確結(jié)論．