Question

世界領(lǐng)先的中國新一代入造太陽實(shí)驗(yàn)裝置--熱核聚變裝置成功完成了放電實(shí)驗(yàn)．據(jù)媒體報(bào)道：1.44L海水提取的氫的同位素，通過實(shí)驗(yàn)反應(yīng)堆發(fā)生完全聚變反應(yīng)所用時(shí)間大約為1min，所釋放的能量大約相當(dāng)于360L汽油完全燃燒所放出的熱量．若汽油的密度為0.8×10³kg/m³，汽油的熱值為5×10⁷J/kg，請(qǐng)根據(jù)數(shù)據(jù)解答以下問題：
（1）360L汽油的質(zhì)量是多少？
（2）1.44L海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應(yīng)中釋放的能量是多少J？
（3）若能利用熱核聚變裝置發(fā)電，發(fā)電的效率為50%，求1min內(nèi)產(chǎn)生的電能可以供給一臺(tái)銘牌如圖所示的空調(diào)連續(xù)制冷約多長時(shí)間？

Answer 1

分析：（1）先將容積單位L換算成m³，然后根據(jù)密度公式的變形式m=ρV即可算出360L汽油的質(zhì)量．
（2）海水提取的氫的同位素，在完全聚變反應(yīng)中釋放的能量，相當(dāng)于360L汽油完全燃燒所釋放的熱量，利用Q=mq求得360L汽油完全燃燒所釋放的熱量即可；
（3）根據(jù)銘牌提供的額定電壓和制冷電流，利用P=UI求出空調(diào)的制冷功率，利用公式t=

W

P

可以求出空調(diào)正常工作時(shí)間．

解答：解：（1）360L=0.36m³，
由ρ=

m

V

：m=ρV，
則360L汽油的質(zhì)量是：m=ρV=0.8×10³kg/m³×0.36m³=288kg．
答：360L汽油的質(zhì)量是288kg．
（2）Q=mq=288kg×5×10⁷J/kg=1.44×10¹⁰J；
答：在完全聚變反應(yīng)中釋放的能量是1.44×10¹⁰J．
（3）轉(zhuǎn)化成的電能W=1.44×10¹⁰J×50%=7.2×10⁹J
空調(diào)的制冷功率P=UI=220V×6.0A=1320W，
可供空調(diào)的工作時(shí)間t=

W

P

=

7.2×109J

1320W

≈0.055×10⁸s=1527h，
答：它可以供給一臺(tái)銘牌如圖所示的空調(diào)連續(xù)制冷約1527h．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了熱量的計(jì)算、密度公式及其應(yīng)用，這兩個(gè)公式的應(yīng)用與生活聯(lián)系十分緊密．在解答本題時(shí)，首先要將各物理量之間的單位進(jìn)行統(tǒng)一，然后再利用公式進(jìn)行計(jì)算．此題涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，數(shù)據(jù)較大．所以計(jì)算起來略為麻煩．此題要求學(xué)生仔細(xì)分析題干，運(yùn)用所給數(shù)據(jù)，一步步仔細(xì)作答，方可得出正確結(jié)論．