Question

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、氚在可控情况下发生的核聚变．聚变反应中释放出来的核能提供大量的热量，就象造出一个“人造太阳”．反应后的生成物是无放射性污染的氦，你知道吗？在安徽省合肥市科学岛上也有一台“人造太阳”．预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16min产生1.44×10¹²J 的热量．据媒体报道：1L海水提取的氢的同位素，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．请根据所提供的数据进行估算，并回答以下问题：
（1）汽油的密度约为0.7×10³kg/m³，300L汽油的质量是多少？（1L=1×10^-3m³）
（2）若汽油的热值约为5×10⁷J/kg，300L 汽油完全燃烧能释放多少热量  
（3）需要从多少升海水中提取氢的同位素，在发生聚变时才可以产生1.44×10¹²J 的热量？若这些热量转化为电能的效率为50%，则它可以供给一台功率是2kw的空调正常工作多少小时？

Answer 1

解：
（1）汽油的体积为
V=300L=0.3m³
汽油的质量为
m=ρV=0.7×10³kg/m³×0.3m³=210kg
（2）汽油燃烧放出的热量为
Q=qm=5×10⁷J/kg×210kg=1.05×10¹⁰J
（3）需要海水的体积为
V=≈137L，
热量转化成电能为W=1.44×10¹²J×50%=0.72×10¹²J，
这些电能可以使2kw的空调工作的时间为
t===0.36×10⁹s=1×10⁵h
答：
（1）汽油的质量为210kg；
（2）300L汽油完全燃烧可以放出1.05×10¹⁰J的热量；
（3）约需137L海水提取氢的同位素；这些热量可以使2kw的空调工作1×10⁵h．
分析：（1）一种汽油的密度和体积，利用m=ρV计算汽油的质量；
（2）已知汽油的热值和质量，利用Q=qm计算放出的热量；
根据热量转换为电能÷空调的功率就可得出空调运转的时间．
点评：本题考查了密度公式及燃值公式的计算，属于难题．