Question

8．2017年5月18日，國(guó)土資源部部長(zhǎng)姜大明在南海神狐海域“藍(lán)鯨一號(hào)”鉆井平臺(tái)上宣布了震驚世界的消息：我國(guó)首次海域可燃冰（天然氣水合物）試采成功．我國(guó)由此成為世界第一個(gè)實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定開采海洋超級(jí)能源的國(guó)家！該平臺(tái)最大作業(yè)水深3658米，最大鉆井深度15240米，適用于全球深海作業(yè)．已知：海水密度ρ═1.03×10³kg/m³，q_煤氣=4.2×10⁷J/kg，1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取10⁵Pa，g取10N/kg，求：
（1）鉆井平臺(tái)的立柱在水面下3000m處受到的海水壓強(qiáng)是多少？相當(dāng)于多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓？
（2）同等條件下，“可燃冰”完全燃燒放出的熱量達(dá)到煤氣的數(shù)十倍，以10倍的關(guān)系粗略計(jì)算，6kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為多少焦？如果不計(jì)能損失，這些熱量提供給一輛最低油耗為0.2kg/（kW•h）的汽車使用，可替代多少汽油？【溫馨提示：0.2kg/（kW•h）表示獲得1kW•h能量消耗0.2kg汽油）】．

Answer 1

分析 （1）鉆井平臺(tái)的立柱所處的深度，利用p=ρgh求受到的海水壓強(qiáng)，和標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的比值得出相當(dāng)于多少個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；
（2）利用Q_放=mq求出6kg煤氣完全燃燒放出的熱量，按10倍關(guān)系計(jì)算得出6kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量，而1kW•h能量消耗0.2kg汽油，可求汽油的質(zhì)量．

解答 解：
（1）鉆井平臺(tái)的立柱在水面下3000m處受到的海水壓強(qiáng)：
p=ρgh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×3000m=3.09×10⁷Pa，
1標(biāo)準(zhǔn)大氣壓取10⁵Pa，則受到的海水壓強(qiáng)相當(dāng)于標(biāo)準(zhǔn)大氣壓的個(gè)數(shù)：
$\frac{3.09×1{0}^{7}Pa}{1{0}^{5}Pa}$=309個(gè)；
（2）6kg煤氣完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=6kg×4.2×10⁷J/kg=2.52×10⁸J，
由題意可知，6kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量：
Q_放′=Q_放×10=2.52×10⁸J×10=2.52×10⁹J=700kW•h；
汽車的油耗0.2kg/（kW•h）表示獲得1kW•h能量消耗0.2kg汽油，
則可替代汽油的質(zhì)量：
m=700kW•h×0.2kg/（kW•h）=140kg．
答：（1）鉆井平臺(tái)的立柱在水面下3000m處受到的海水壓強(qiáng)是3.09×10⁷Pa，相當(dāng)于309個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓；
（2）6kg“可燃冰”完全燃燒放出的熱量為2.52×10⁹J，如果不計(jì)能損失，這些熱量提供給一輛最低油耗為0.2kg/（kW•h）的汽車使用，可替代140kg汽油．

點(diǎn)評(píng) 本題考查了學(xué)生對(duì)液體壓強(qiáng)公式、燃料的熱值、燃料完全燃燒放熱公式掌握和運(yùn)用，注意利用好0.2kg/（kW•h）的含義（獲得1kW•h能量消耗0.2kg汽油）．