Question

社會(huì)發(fā)展到今天，能源危機(jī)開始困擾著人類，人們尋找各種可能的未來(lái)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(guó)、中國(guó)、日本、韓國(guó)、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(guó)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(guó)以完全平等的地位參加的最大的國(guó)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)生核聚變．聚變反應(yīng)中釋放出來(lái)的核能提供大量的熱量．就像造出一個(gè)“人造太陽(yáng)”．反應(yīng)后的生成物是無(wú)放射性污染的氦．中國(guó)承擔(dān)的首批國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)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(xiàng)目負(fù)責(zé)人武玉研究員介紹說(shuō)，中國(guó)的ITER導(dǎo)體生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)了100%的國(guó)產(chǎn)化，在參與ITER計(jì)劃的7個(gè)國(guó)家中，中國(guó)是目前在此方面達(dá)到100%國(guó)產(chǎn)化率的兩個(gè)國(guó)家之一．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：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(qǐng)根據(jù)所提供的數(shù)據(jù)進(jìn)行估算，并回答下列問(wèn)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(shí)才可以產(chǎn)生1.44×10¹²J的熱量？若這些熱量轉(zhuǎn)化為電能的效率是50%，則它可以提供給一臺(tái)功率是2KW的空調(diào)正常工作多少小時(shí)？
（4）面對(duì)日益嚴(yán)重的能源危機(jī)問(wèn)題，人們正在積極尋找和開發(fā)新能源，你認(rèn)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(shí)間．
（4）新能源又稱非常規(guī)能源，是指?jìng)鹘y(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(yáng)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(shí)間t=

W

P

=

7.2×1011J

2×103W

=3.6×10⁸s=10⁵h，
答：它可以提供給一臺(tái)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(guó)正在開發(fā)的新能源之一．新能源的蘊(yùn)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(diǎn)評(píng)：本題考查了熱量的計(jì)算、密度公式及其應(yīng)用，這兩個(gè)公式的應(yīng)用與生活聯(lián)系十分緊密．在解答本題時(shí)，首先要將各物理量之間的單位進(jìn)行統(tǒng)一，然后再利用公式進(jìn)行計(jì)算．此題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，數(shù)據(jù)較大．所以計(jì)算起來(lái)略為麻煩．此題要求學(xué)生仔細(xì)分析提干，運(yùn)用所給數(shù)據(jù)，一步步仔細(xì)作答，方可得出正確結(jié)論．