Question

世界领先的中国新一代入造太阳实验装置--热核聚变装置EAST28日（俗称“人造太阳”）首次成功完成了放电实验，预计将要建成的实验反应堆，可以在1min内产生9×10¹⁰J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汽油完全燃烧所放出的热量．请根据数据进行估算，并回答以下问题：
（1）若汽油的密度为0.7×10³kg/m³，300L汽油的质量是多少？
（2）若汽油的热值为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，在聚变时才能产生9×10¹⁰J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

分析：根据题意已知汽油的密度与汽油的体积，可求出汽油的质量；汽油的质量×汽油的热值可算出燃烧能释放；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．

解答：解：已知汽油的体积v_汽油=300l，ρ_汽油=0.7×10³kg/m³
（1）m_汽油=ρ_汽油v_汽油=0.7×10³kg/m³×0.3m³=210kg
答：300L汽油的质量是210kg．
（2）Q=m_汽油q=5×10⁷J/kg×210kg=1.05×10¹⁰J
答：300L汽油完全燃烧能释放的热量1.05×10¹⁰J．
（3）V=9×10¹⁰J÷（1.05×10¹⁰J/L）=8.57L，
热量转化成电能为W=9×10¹⁰J×50%=4.5×10¹⁰J，
由于1kw=3.6×10⁶J/s，w=1.25×10³kw/h
由w=pt得t=

w

p

=

1.25×103kw/h

2kw

=6.25×10³h．
答：需要从8.57L升海水中提取氢的同位素，在聚变时才能产生9×10¹⁰J的热量．可以供给一台功率是2kW的空调正常工作6.25×10³h．

点评：本题考查了密度公式及燃值公式的计算，属于难题．