Question

社會(huì)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(huì)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(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）若汽油的密度約為O．7×10³kg/m³，300L汽油的質(zhì)量是多少？（1L=l×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)？
（4）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”．這個(gè)名為托卡馬克的裝置今年7月就要進(jìn)行點(diǎn)火實(shí)驗(yàn)了．閱讀了上述材料和數(shù)據(jù)后，你一定會(huì)有很多感受，談?wù)勀銓?duì)“人造太陽”的認(rèn)識(shí)．

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）1L 海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應(yīng)中釋放的能量等于210kg汽油放出的熱量，發(fā)生氫聚變放出的熱量與此熱量之比，就是需要的海水的體積；
已知聚變放出的熱量和轉(zhuǎn)化成電能的效率，可以得到轉(zhuǎn)化成的電能；已知空調(diào)的功率和消耗的電能，利用公式t=

W

P

得到空調(diào)工作的時(shí)間；
（4）同學(xué)們可以從人類能源的可持續(xù)發(fā)展、環(huán)保、對(duì)中國國力的認(rèn)識(shí)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）汽油的質(zhì)量為m=ρV=O．7×10³kg/m³×0.3m³=210kg；
（2）已經(jīng)得出300L汽油的質(zhì)量為210kg，
所以這些汽油完全燃燒放出的熱量為Q_放=qm=5×10⁷J/kg×210kg=1.05×10¹⁰J；
（3）需要的海水的體積為V=

1.44×1012J

1.05×1010J

=1.37×10²L；
氫聚變產(chǎn)生的熱量轉(zhuǎn)化成的電能為W=Q_放×50%=1.44×10¹²J×50%=0.72×10¹²J，
功率為2KW的空調(diào)要想消耗這么多的電能，
需要的時(shí)間為t=

W

P

=

0.72×1012J

2000W

=3.6×10⁸s=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．
答：
（1）300L汽油的質(zhì)量為210kg；
（2）300L汽油完全燃燒放出的熱量為1.05×10¹⁰J；
（3）需要的海水體積為1.37×10²L；
功率為2KW的空調(diào)要想消耗這么多的電能，需要的時(shí)間為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．

點(diǎn)評(píng)：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．