Question

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O．7×10³kg/m³，300L汽油的质量是多少？（1L=l×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？
（4）你知道吗？在安徽省合肥市科学岛上也有一台“人造太阳”．这个名为托卡马克的装置今年7月就要进行点火实验了．阅读了上述材料和数据后，你一定会有很多感受，谈谈你对“人造太阳”的认识．

Answer

（1）已知汽油的密度和体积，利用公式m=ρV可以得到质量；
（2）已知汽油的热值和质量，利用Q=qm得到完全燃烧放出的热量；
（3）1L 海水提取的氢的同位素，在完全聚变反应中释放的能量等于210kg汽油放出的热量，发生氢聚变放出的热量与此热量之比，就是需要的海水的体积；
已知聚变放出的热量和转化成电能的效率，可以得到转化成的电能；已知空调的功率和消耗的电能，利用公式t=得到空调工作的时间；
（4）同学们可以从人类能源的可持续发展、环保、对中国国力的认识以及安全等各发面回答，只要答案符合要求即可．
【解析】

（1）汽油的质量为m=ρV=O．7×103kg/m3×0.3m3=210kg；
（2）已经得出300L汽油的质量为210kg，
所以这些汽油完全燃烧放出的热量为Q放=qm=5×107J/kg×210kg=1.05×1010J；
（3）需要的海水的体积为V==1.37×102L；
氢聚变产生的热量转化成的电能为W=Q放×50%=1.44×1012J×50%=0.72×1012J，
功率为2KW的空调要想消耗这么多的电能，
需要的时间为t===3.6×108s=1×105h．
（4）利用热核聚变来发电一旦获得成功，人类的能源危机将从根本上得到解决，可以大量减少煤、石油、天燃气等化石能源的依赖，使人类的生存环境得到极大的改善，同时也可以大大增强国家的国力．
答：
（1）300L汽油的质量为210kg；
（2）300L汽油完全燃烧放出的热量为1.05×1010J；
（3）需要的海水体积为1.37×102L；
功率为2KW的空调要想消耗这么多的电能，需要的时间为1×105h．
（4）利用热核聚变来发电一旦获得成功，人类的能源危机将从根本上得到解决．