Question

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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．
已經(jīng)建成的A型實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，可以在16min產(chǎn)生1.44×10¹² J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

210kg

  （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

1.05×10¹⁰

J的熱量．
（3）該A型實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆在發(fā)生聚變時(shí)可以產(chǎn)生1.44×10¹²J的熱量，則A型實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆的發(fā)熱功率是

1.5×10⁹

W，產(chǎn)生這么多的熱量相對于需要從

137

L海水中提取氫的同位素．若這些熱量50%轉(zhuǎn)化為電能，則它可以供給一臺每分鐘需要消耗1.2×10⁵J電能的空調(diào)正常工作

1×10⁵

h．
（4）你知道嗎？在我國安徽省合肥市科學(xué)島上也有一臺“人造太陽”．閱讀了上述材料和數(shù)據(jù)后，你一定會有很多感受，談?wù)勀銓Α叭嗽焯�陽”的認(rèn)識．

利用熱核聚變來發(fā)電一旦獲得成功，人類的能源危機(jī)將從根本上得到解決

．

Answer 1

分析：（1）已知汽油的密度和體積，利用公式m=ρV可以得到質(zhì)量；
（2）已知汽油的熱值和質(zhì)量，利用Q=qm得到完全燃燒放出的熱量；
（3）知道在16min產(chǎn)生1.44×10¹²J的熱量，根據(jù)P=

W

t

求出A型實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆的發(fā)熱功率，再根據(jù)題意求出需要的海水的體積和轉(zhuǎn)化的電能，進(jìn)一步求出空調(diào)可正常工作的時(shí)間；
（4）可以從人類能源的可持續(xù)發(fā)展、環(huán)保、對中國國力的認(rèn)識以及安全等各發(fā)面回答，只要答案符合要求即可．

解答：解：（1）根據(jù)ρ=

m

V

可得，汽油的質(zhì)量：
m=ρV=O．7×10³kg/m³×300×10^-3m³=210kg；
（2）100L汽油完全燃燒能釋放的熱量：
Q_放=mq=5×10⁷J/kg×210kg=1.05×10¹⁰J；
（3）A型實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆，可以在16min產(chǎn)生1.44×10¹²J的熱量，則發(fā)熱功率：
P=

W

t

=

1.44×1012J

16×60s

=1.5×10⁹W，
∵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，
∴需要海水的體積：
V=

1.44×1012J

1.05×1010J

≈137L，
熱量轉(zhuǎn)化成電能：
W=1.44×10¹²J×50%=7.2×10¹¹J，
這些電能可以使一臺每分鐘需要消耗1.2×10⁵J的空調(diào)工作的時(shí)間為
t=

W

P′

=

7.2×1011J

1.2×105/min

=6×10⁶min=1×10⁵h；
（4）利用熱核聚變來發(fā)電一旦獲得成功，人類的能源危機(jī)將從根本上得到解決，可以大量減少煤、石油、天燃?xì)獾然�石能源的依賴，使人類的生存環(huán)境得到極大的改善，同時(shí)也可以大大增強(qiáng)國家的國力．
故答案為：
（1）210kg；
（2）1.05×10¹⁰；
（3）1.5×10⁹；137；1×10⁵；
（4）利用熱核聚變來發(fā)電一旦獲得成功，人類的能源危機(jī)將從根本上得到解決．

點(diǎn)評：能源問題是人類發(fā)展過程中面臨的一個(gè)根本性問題，關(guān)于能源的命題近年來已經(jīng)成為中考的熱點(diǎn)題．人類目前正面臨能源危機(jī)，關(guān)于新能源的開發(fā)和利用，已經(jīng)成為很多科學(xué)工作者的研究方向．