Question

社會發展到今天，能源危機開始困擾著人類，人們尋找各種可能的未來能源，以維持人類社會的持續發展。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于國際熱核聚變實驗反應堆（ITER）的協議。這是人類開發新能源的一個重大嘗試，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、氚在可控情況下發生核聚變。聚變反應中釋放出來的核能提供大量的熱量。就像造出一個“人造太陽”。反應后的生成物是無放射性污染的氦。中國承擔的首批國際熱核聚變實驗堆（ITER）部件——ITER導體任務已經于2011年8月19日正式開始批量生產。項目負責人武玉研究員介紹說，中國的ITER導體生產實現了100%的國產化，在參與ITER計劃的7個國家中，中國是目前在此方面達到100%國產化率的兩個國家之一。建成的實驗反應堆，可以在16min產生1.44×10¹²J的熱量。據媒體報道：1升海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應中釋放的熱量相當于300升汽油完全燃燒所釋放的熱量.請根據所提供的數據進行估算，并回答下列問題：

（1）若汽油的密度是0.7×10³kg/m³，300升汽油的質量是多少？（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，在發生聚變反應時才可以產生1.44×10¹²J的熱量？若這些熱量轉化為電能的效率是50﹪，則它可以提供給一臺功率是2KW的空調正常工作多少小時？（3分）

（4）面對日益嚴重的能源危機問題，人們正在積極尋找和開發新能源，你認為除了上述方式之外，目前人類還可以開發哪些新能源？（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）開發潮夕能、太陽能等

【解析】先將容積單位L換算成m³，然后根據密度公式的變形式m=ρV即可算出300L汽油的質量；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，在完全聚變反應中釋放的能量，相當于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．

已知空調的功率，利用公式W=pt，可以求出空調正常工作時間．新能源又稱非常規能源，是指傳統能源之外的各種能源形式，指剛開始開發利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地熱能、風能、海洋能、生物質能和核聚變能等．

（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

轉化成的電能W=1.44×10¹²J×50%=7.2×10¹¹J

可供空調的工作時間t=W/P =7.2×10¹¹J/ 2×10³W =3.6×10⁸s=105h，

（4）新能源的例子，比如：海洋能；風能是新能源；氫能源是我國正在開發的新能源之一．新能源的蘊藏量巨大，所以應該大力發展新能源行業，拓展新能源領域．