Question

社會發(fā)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(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)于國際熱核聚變實驗反應(yīng)堆（ITER）的協(xié)議．這是人類開發(fā)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(fā)生核聚變．聚變反應(yīng)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(yīng)后的生成物是無放射性污染的氦．中國承擔(dān)的首批國際熱核聚變實驗堆（ITER）部件--ITER導(dǎo)體任務(wù)已經(jīng)于2011-8-19正式開始批量生產(chǎn)．項目負責(zé)人武玉研究員介紹說，中國的ITER導(dǎo)體生產(chǎn)實現(xiàn)了100%的國產(chǎn)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(chǎn)化率的兩個國家之一．建成的實驗反應(yīng)堆，可以在16min產(chǎn)生1.44×10¹²J的熱量．據(jù)媒體報道：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．請根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)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(zhì)量是多少？
（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？
（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功率是2KW的空調(diào)正常工作多少小時？
（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(fā)新能源，你認為除了上述方式之外，目前人類還可以開發(fā)哪些新能源？（至少舉出一種）

Answer 1

分析：（1）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．
（2）利用Q=mq即可求出完全燃燒放出的熱量；
（3）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)正常工作時間．
（4）新能源又稱非常規(guī)能源，是指傳統(tǒng)能源之外的各種能源形式，指剛開始開發(fā)利用或正在積極研究、有待推廣的能源，如太陽能、地?zé)崮堋�風(fēng)能、海洋能、生物質(zhì)能和核聚變能等．

解答：解：（1）300L=300×10^-3m³，
由ρ=

m

V

得m=ρV=0.7×10³kg/m³×300×10^-3m³=210kg．
答：300升汽油的質(zhì)量是210kg．
（2）Q=mq=210kg×5×10⁷J/kg=1.05×10¹⁰J；
答：300升汽油完全燃燒釋放的熱量為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)的工作時間t=

W

P

=

7.2×1011J

2×103W

=3.6×10⁸s=10⁵h，
答：它可以提供給一臺功率是2KW的空調(diào)正常工作10⁵h．
（4）新能源的例子，比如：海洋能；風(fēng)能是新能源；氫能源是我國正在開發(fā)的新能源之一．新能源的蘊藏量巨大，所以應(yīng)該大力發(fā)展新能源行業(yè)，拓展新能源領(lǐng)域．

點評：本題考查了熱量的計算、密度公式及其應(yīng)用，這兩個公式的應(yīng)用與生活聯(lián)系十分緊密．在解答本題時，首先要將各物理量之間的單位進行統(tǒng)一，然后再利用公式進行計算．此題涉及的知識點較多，數(shù)據(jù)較大．所以計算起來略為麻煩．此題要求學(xué)生仔細分析提干，運用所給數(shù)據(jù)，一步步仔細作答，方可得出正確結(jié)論．