Question

社會發展到今天，能源危機開始困擾人類．人們正在尋找各種可能的未來能源，以維持人糞社會的持續：發展．利用氫的同位素氘、氚在可控情況下發生核聚變而產生的核能則是人類研究開發的新能源．
某一熱核聚變實驗反應堆，可以在15min內產生1.26×10¹²J的熱量．據報道：1L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．已知汽油的密度約為0.7×10³kg/m³，汽油的熱值約為5×10⁷J/kg，請根據所提供的數據進行以下估算：（1L=1×10^-3m³）
（1）300L汽油完全燃燒可以放出多少熱量？
（2）若在發生聚變時產生1.26×10¹²J的熱量，則需要多少升海水來提取氫的同位素？

Answer 1

【答案】分析：（1）已知汽油的體積和密度，利用m=ρV即可求出質量；再利用Q=mq求出完全燃燒放出的熱量；
（2）由題知，1L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；知道需要的總熱量，可求需要海水的體積．
解答：解：（1）汽油的質量：
m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.3m³=210kg，
汽油完全燃燒放出的熱量：
Q_放=mq=210kg×5×10⁷J/kg=1.05×10¹⁰J；
（2）∵1L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（1.05×10¹⁰J），
∴需要海水的體積：
V_海水==120L．
答：（1）300L汽油完全燃燒可以放出1.05×10¹⁰J的熱量；
（2）若在發生聚變時產生1.26×10¹²J的熱量，則需要120升海水來提取氫的同位素．
點評：本題考查了學生對密度公式、燃料完全放熱公式的掌握和運用，利用所學知識解決實際問題，有意義，注意300L≠300kg，必須利用密度公式求解．