Question

受2011年3月11日的日本9.0級大地震影響，該國兩座核電站的5個機組停轉，2011年3月12日首次確認福島核電站出現(xiàn)泄漏，大批居民被疏散．2011年4月12日日本政府把本次核事故提高到最高級--7級．受此突發(fā)事故影響，核電站的安全問題再次給人們敲響了警鐘．而輕核的聚變是在上億度的高溫條件下，利用氫的同位素氘、氚控情況下發(fā)生的核聚變，聚變反應中釋放出來的核能也能提供大量的熱能，并且聚變反應的生成物是無放射性污染的氦．利用輕核聚變原理建造的核電站以后將會投入使用．已知1L海水中提取的氫同位素，在完全聚變反應中釋放出的能量相當于400kg的煤完全燃燒所放出的熱量，求：
（1）400kg的煤完全燃燒能釋放出多少熱量？（煤的熱值q=3×10⁷J/kg）
（2）已知從海水中提取的氫同位素在聚變時產生的熱量轉化為電能，其效率是100%．若從1L海水中提取的氫同位素在完全聚變時產生的熱量轉化為電能，可以供一臺功率為2kW的空調器正常工作多長時間？

Answer 1

分析：（1）知道煤的熱值和質量，利用燃料完全燃燒放熱公式Q_放=qm求400kg的煤完全燃燒能釋放出的熱量；
（2）由題意可知，1L海水提取的氫同位素在完全聚變時釋放的能量相當于400kg的煤完全燃燒所放出的熱量，知道轉化電能的效率，利用Q_放×100%=Pt求供空調器正常工作的時間．

解答：解：（1）400kg的煤完全燃燒釋放出的熱量：
Q_放=mq=400kg×3×10⁷J/kg=1.2×10¹⁰J；
（2）由題意可知，1L海水提取的氫同位素在完全聚變時釋放的能量為1.2×10¹⁰J，
則1.2×10¹⁰J×100%=Pt
即1.2×10¹⁰J×100%=2000W×t
解得：t=6×10⁶s．
答：（1）400kg的煤完全燃燒能釋放出1.2×10¹⁰J的熱量；
（2）可以供一臺功率為2kW的空調器正常工作6×10⁶s．

點評：本題考查了學生對燃料完全燃燒放熱公式、電功率公式的掌握和運用，利用好條件“1L海水提取的氫同位素在完全聚變時釋放的能量相當于400kg的煤完全燃燒所放出的熱量”進而求出轉化成的電能是本題的關鍵．