Question

社會(huì)發(fā)展到今天，能源危機(jī)開(kāi)始困擾著人類(lèi)，人們尋找各種可能的未來(lái)能源，以維持人類(lèi)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(lèi)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。中國(guó)承擔(dān)的首批國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆（ITER）部件——ITER導(dǎo)體任務(wù)已經(jīng)于2011年8月19日正式開(kāi)始批量生產(chǎn)。項(xiàng)目負(fù)責(zé)人武玉研究員介紹說(shuō)，中國(guó)的ITER導(dǎo)體生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了100%的國(guó)產(chǎn)化，在參與ITER計(jì)劃的7個(gè)國(guó)家中，中國(guó)是目前在此方面達(dá)到100%國(guó)產(chǎn)化率的兩個(gè)國(guó)家之一。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：1升海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應(yīng)中釋放的熱量相當(dāng)于300升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，并回答下列問(wèn)題：

（1）若汽油的密度是0.7×10³kg/m³，300升汽油的質(zhì)量是多少？（2分）

（2）若汽油的熱值是5×10⁷J/kg，300升汽油完全燃燒釋放多少熱量？（2分）

（3）需要從多少升海水中提取氫的同位素，在發(fā)生聚變反應(yīng)時(shí)才可以產(chǎn)生1.44×10¹²J的熱量？若這些熱量轉(zhuǎn)化為電能的效率是50﹪，則它可以提供給一臺(tái)功率是2KW的空調(diào)正常工作多少小時(shí)？（3分）

（4）面對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)問(wèn)題，人們正在積極尋找和開(kāi)發(fā)新能源，你認(rèn)為除了上述方式之外，目前人類(lèi)還可以開(kāi)發(fā)哪些新能源？（至少舉出一種）（1分）

 

Answer 1

【答案】

（1）210千克（2）1.05×10¹⁰J  （3）137.1升，10⁵h（4）開(kāi)發(fā)潮夕能、太陽(yáng)能等

【解析】先將容積單位L換算成m³，然后根據(jù)密度公式的變形式m=ρV即可算出300L汽油的質(zhì)量；利用Q=mq即可求出完全燃燒放出的熱量；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．新能源又稱(chēng)非常規(guī)能源，是指?jìng)鹘y(tǒng)能源之外的各種能源形式，指剛開(kāi)始開(kāi)發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽(yáng)能、地?zé)崮堋�風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等．

（1）300L=300×10^-3m³，

由ρ=m/V 得m=ρV=0.7×10³kg/m³×300×10^-3m³=210kg．

（2）Q=mq=210kg×5×10⁷J/kg=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

可供空調(diào)的工作時(shí)間t=W/P =7.2×10¹¹J/ 2×10³W =3.6×10⁸s=105h，

（4）新能源的例子，比如：海洋能；風(fēng)能是新能源；氫能源是我國(guó)正在開(kāi)發(fā)的新能源之一．新能源的蘊(yùn)藏量巨大，所以應(yīng)該大力發(fā)展新能源行業(yè)，拓展新能源領(lǐng)域．