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(2011?宜昌模拟)利用铀的可控链式反应建造核反应堆发电,存在潜在的泄漏风险,迫使人类寻找更安全可靠的能源.国际热核聚变实验反应堆(简称ITER)项目,这是人类开发新能源的一个重大尝试,也是中国以完全平等地位参加的最大的国际科技合作项目.相关资料如下:
1、人工热核聚变是在上亿摄氏度的高温条件下,利用氢的同位素氘、氚的核聚变.反应后的生成物是无放射性污染的氦.由于反应堆温度高,释放出来的核能多,俗称“人造太阳”.实验反应堆预期于2018年建成,目标是在500s内产生2.5×1012J的热量.
2、1L海水提取的氘0.03g,在完全聚变反应中释放的能量,相当于300L汽油完全燃烧所释放的热量.消耗同等质量的核物质时,它产生的能量是核裂变的7倍.(汽油的密度为0.71×103kg/m3,汽油的热值为4.6×107J/kg)
3、地球上氘和氢原子数量储量比为1:15000,地球上仅海水中就有4.5×1013吨氘,且提炼氘比提炼铀容易得多.如果把自然界中的氘用于聚变反应,释放的能量足够人类使用100亿年.
请根据以上资料回答:
(1)用可控核聚变发电跟裂变相比有哪些突出优点?(写出两点)
(2)要产生2.5×1012J的热量,需要从多少升海水中提取氘进行聚变?
(3)若这些热量转化成的电能可供一台功率为100kW的大型机床工作4000h,求能量转化的效率是多少?
分析:(1)可控核聚变发电的优点:原子核裂变产生放射性污染,相对于原子核聚变释放的能量少.
(2)求需要从多少升海水中提取氘进行聚变时,先计算产生2.5×1012J的热量需要多少汽油,再计算需要从多少海水中提炼氘.
(3)先计算能获得多少电能,再求效率η=
w
Q
×100%.
解答:解:(1)可控核聚变发电跟裂变相比些突出的优点有:1、可控核聚变反应的生成物,无放射性污染;2、反应物质的总量巨大,足够人类使用很长时间.
(2)300L汽油的质量m=ρv=0.71×103kg/m3×300L=0.71×103kg/m3×0.3m3=213kg;
300L汽油完全燃烧所放出的热量:Q=mq=213kg×4.6×107J/kg=9.8×109J.
需要海水体积V=
2.5×1012J
9.8× 109J/L
L=255 L.
(3)获得的电能:W=Pt=100KW×4000h=4×105KWh=1.44×1012J;
能量转化效率:η=
W
Q
×100%=
1.44×1012J
2.5×1012J
×100%=57.6%.
答:(1)突出的优点有:1、可控核聚变反应的生成物,无放射性污染;2、反应物质的总量巨大,足够人类使用很长时间.
(2)需要海水体积为255 L.
(3)能量转化效率为57.6%.
点评:本题考查了新能源问题,求需多少海水提炼氘时,应先算出产生2.5×1012J的能量需燃烧多少汽油,在计算需多少海水.计算时应细心认真,注意单位换算.
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(1)地砖上有粗糙的条纹起什么作用?
(2)盲人为什么能通过脚底的感觉来判断盲道?
(3)某盲人的体重为60kg,在盲道上双脚触地面积为0.03m2,则当他行走时,每只脚对地的压强是多少?

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