Question

核電站的核心是原子核反應(yīng)堆，核燃料（如鈾）釋放出大量的核能，是和平利用核能的重要途徑．我國的核電事業(yè)發(fā)展迅速，已經(jīng)建成幾座核電站，其中廣東大亞灣核電站每年發(fā)電量約10¹⁰kW?h，其中70%的電力供應(yīng)香港，30%的電力供應(yīng)廣東電網(wǎng)．據(jù)專家估計，通過核能發(fā)電，使得廣東和香港兩地每年減少燃煤消耗4.0×10⁹kg．核能作為一種新型能源有著廣闊的前景．
（1 ） 原子核是由

質(zhì)子和中子

組成的．在反應(yīng)堆中，核燃料（如鈾）發(fā)生

核裂變

釋出大量的核能．
（2）已知煤的熱值2.9×10⁷J/kg，則4.0×10⁹kg煤完全燃燒時放出的熱量是多少？
（3）向大氣中排放過量的二氧化碳等溫室氣體是造成“溫室效應(yīng)”的主要原因，大亞灣核電站與同等供電量的火力發(fā)電站相比，每年將少排放二氧化碳排放9.9×10⁹kg，已知通常情況下二氧化碳?xì)怏w的密度為1.98kg/m³，則這些氣體通常情況下的體積約為多少？
（4）設(shè)火力發(fā)電站在單位時間內(nèi)產(chǎn)生的電能為E，它在這段時間內(nèi)所消耗的燃料完全燃燒產(chǎn)生的熱量為Q，則火力發(fā)電站的效率η=

E

Q

×100%．根據(jù)上述資料，可估算出通常的火力發(fā)電站的效率約為多少？

Answer 1

分析：（1）原子由帶正電的原子核和帶負(fù)電的核外電子組成；原子核由帶正電的質(zhì)子和不帶電的中子組成．目前人們和平利用核能的核電站是利用原子核的裂變來發(fā)電的．
（2）根據(jù)熱值公式Q=mq就會算出完全燃燒4.0×10⁹kg的煤能放出的熱量．
（3）據(jù)ρ=

m

v

的公式進(jìn)行計算即可得出體積是多少．
（4）先計算出核電站每年發(fā)電量約10¹⁰kW?h是多少焦耳，而后再利用火力發(fā)電站的效率進(jìn)行計算即可．

解答：解：（1）原子核是由質(zhì)子和中子組成的．在反應(yīng)堆中，核燃料（如鈾）發(fā)生核裂變釋出大量的核能．
（2）4.0×10⁹kg煤完全燃燒時放出的熱量是：Q=mq=4.0×10⁹kg×2.9×10⁷J/kg=1.16×10¹⁷ J．
（3）據(jù)ρ=

m

v

可得，v=

m

ρ

=

9.9×109kg

1.98kg/m3

=5×10⁹ m³
（4）核電站每年發(fā)電量約10¹⁰kW?h，即W=10¹⁰×3.6×10⁶ J=3.6×10¹⁶ J，
火力發(fā)電站的效率η=

E

Q

×100%=

3.6×1016J

1.16×1017J

×100%≈31%．
答：（1）原子核是由質(zhì)子和中子組成的．在反應(yīng)堆中，核燃料（如鈾）發(fā)生核裂變釋出大量的核能．
（2）4.0×10⁹kg煤完全燃燒時放出的熱量是1.16×10¹⁷ J；
（3）這些氣體通常情況下的體積約為5×10⁹ m³；
（4）火力發(fā)電站的效率約為31%．

點評：該題 考查了原子的構(gòu)成、熱量的計算、效率的計算和密度的相關(guān)計算，是一道綜合題．