试题

（2006·安徽）社会发展到今天，能源危机开始困扰人类．人们正在寻找各种可能的未来能源，以维持人类社会的持续发展．2006年5月24日，欧盟、美国、中国、日本、韩国、俄罗斯和印度在布鲁塞尔欧盟总部草签了一系列关于国际热核聚变实验反应堆（ITER）的协议．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的地位参
加的最大的国际科技合作项目．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．预期于2010年建成的实验反应堆，可以在16min内产生1.44×10¹²J的热量．据媒体报道：lL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）若汽油的密度约为0.7×10³kg/m³，300L汽油的质量是多少？
（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？
（4）位于我市东区的江苏田湾核电站是中国继秦山核电站、大亚湾核电站之后第三个核电站．请你谈谈田湾核电站的工作原理和热核聚变的异同．

解：（1）300L汽油的质量m=ρV=0.7×10³kg/m³×300×10^-3m³=210kg
（2）300L汽油完全燃烧释放的热量 Q=qm=5×10⁷J/kg×210kg=1.05×10¹⁰J
（3）需要的海水量为

1.44×1012J

1.05×1010J/L

=137L
转化成的电能W=1.44×10¹²J×50%=7.2×10¹¹J
可供冰箱工作时间t=

W

P

=

7.2×1011

2×103

s=3.6×10⁸s=10⁵h
（4）相同点：都是利用核能
不同点：核电站发生的是核裂变（可人工控制），热核聚变发生的是核聚变（目前还不可人工控制）
答：（1）300L汽油的质量为210kg
（2）300L汽油完全燃烧能释放热量1.05×10¹⁰J．
（3）需要从137升海水中提取氢的同位素．
可以供给一台功率是2kW的空调正常工作10⁵小时
（4）相同点：都是利用核能
不同点：核电站发生的是核裂变（可人工控制），热核聚变发生的是核聚变（目前还不可人工控制）
解：（1）300L汽油的质量m=ρV=0.7×10³kg/m³×300×10^-3m³=210kg
（2）300L汽油完全燃烧释放的热量 Q=qm=5×10⁷J/kg×210kg=1.05×10¹⁰J
（3）需要的海水量为

1.44×1012J

1.05×1010J/L

=137L
转化成的电能W=1.44×10¹²J×50%=7.2×10¹¹J
可供冰箱工作时间t=

W

P

=

7.2×1011

2×103

s=3.6×10⁸s=10⁵h
（4）相同点：都是利用核能
不同点：核电站发生的是核裂变（可人工控制），热核聚变发生的是核聚变（目前还不可人工控制）
答：（1）300L汽油的质量为210kg
（2）300L汽油完全燃烧能释放热量1.05×10¹⁰J．
（3）需要从137升海水中提取氢的同位素．
可以供给一台功率是2kW的空调正常工作10⁵小时
（4）相同点：都是利用核能
不同点：核电站发生的是核裂变（可人工控制），热核聚变发生的是核聚变（目前还不可人工控制）