Question

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，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”．預(yù)期于2010年建成的實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，可以在16min產(chǎn)生1.44×10¹²J 的熱量．據(jù)媒體報(bào)道：1L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(qǐng)根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，并回答以下問題：
（1）汽油的密度約為0.7×10³kg/m³，300L汽油的質(zhì)量是多少？（1L=1×10^-3m³）
（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(tái)功率是2kw的空調(diào)正常工作多少小時(shí)？

Answer 1

解：
（1）汽油的體積為
V=300L=0.3m³
汽油的質(zhì)量為
m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.3m³=210kg
（2）汽油燃燒放出的熱量為
Q=qm=5×10⁷J/kg×210kg=1.05×10¹⁰J
（3）需要海水的體積為
V=≈137L，
熱量轉(zhuǎn)化成電能為W=1.44×10¹²J×50%=0.72×10¹²J，
這些電能可以使2kw的空調(diào)工作的時(shí)間為
t===0.36×10⁹s=1×10⁵h
答：
（1）汽油的質(zhì)量為210kg；
（2）300L汽油完全燃燒可以放出1.05×10¹⁰J的熱量；
（3）約需137L海水提取氫的同位素；這些熱量可以使2kw的空調(diào)工作1×10⁵h．
分析：（1）一種汽油的密度和體積，利用m=ρV計(jì)算汽油的質(zhì)量；
（2）已知汽油的熱值和質(zhì)量，利用Q=qm計(jì)算放出的熱量；
根據(jù)熱量轉(zhuǎn)換為電能÷空調(diào)的功率就可得出空調(diào)運(yùn)轉(zhuǎn)的時(shí)間．
點(diǎn)評(píng)：本題考查了密度公式及燃值公式的計(jì)算，屬于難題．