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?
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.
(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.
物理解题技巧分享:安培定则:通电导体产生磁,电流方向定磁场。右手握螺旋管,四指电流拇指北。