Question

從2006年開(kāi)始，我國(guó)就參與了國(guó)際科研合作項(xiàng)目《國(guó)際熱核聚變實(shí)驗(yàn)堆聯(lián)合實(shí)施協(xié)定》，研究可控核聚變技術(shù)．該技術(shù)可用氫的同位素氘和氚聚合發(fā)生核聚變釋放能量，并不會(huì)產(chǎn)生放射性污染，如圖2所示．

而氘可以從海水中提取，從1L的海水中提取的氘參與核聚變反應(yīng)放出的能量相當(dāng)于300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量．若這些核能用來(lái)發(fā)電的效率可以達(dá)到50%，所產(chǎn)生的電能可供如圖乙所示的電力機(jī)車牽引功率為4800kW的“和諧號(hào)”電力動(dòng)車組以252km/h的運(yùn)營(yíng)速度勻速行駛．試求
（1）300L優(yōu)質(zhì)的汽油質(zhì)量是多少？
（2）300L優(yōu)質(zhì)汽油完全燃燒放出的熱量是多少？
（3）若這些核能用來(lái)發(fā)電的效率可以達(dá)到50%，所產(chǎn)生的電能可供如圖1所示的電力機(jī)車牽引功率為4800kW的“和諧號(hào)”電力動(dòng)車組以252km/h的運(yùn)營(yíng)速度勻速行駛多少km？（計(jì)算結(jié)果保留一位小數(shù)）（汽油密度：0.71×10³kg/m³；汽油熱值：4.6×10⁷J/kg）

Answer 1

分析：（1）已知汽油的體積和密度，利用公式m=ρV計(jì)算汽油的質(zhì)量；
（2）已知汽油的熱值和質(zhì)量，利用公式Q=qm計(jì)算汽油完全燃燒放出的熱量；
（3）已知核能放出的熱量和發(fā)電效率，可以得到轉(zhuǎn)化成的電能；已知電能和機(jī)車功率，可以得到機(jī)車行駛時(shí)間；已知機(jī)車行駛時(shí)間和速度，利用公式S=vt得到行駛距離．

解答：解：
（1）∵ρ=

m

V

∴汽油的質(zhì)量為m=ρV=0.71×10³kg/m³×0.3m³=213kg   
（2）汽油完全燃燒放出的熱量為Q=mq=213kg×4.6×10⁷J/kg=9.798×10⁹J  
（3）核能轉(zhuǎn)化成的電能為W=Qη=9.798×10⁹J×50%=4.899×10⁹J        
∵P=

W

t

，
∴機(jī)車行駛時(shí)間為t=

W

P

=

4.899×109J

4.8×106W

=1020.625s=0.2835h
∵v=

S

t

∴機(jī)車行駛的距離為S=vt=252km/h×0.2835h=71.4km 
答：
（1）汽油的質(zhì)量為213kg；   
（2）汽油完全燃燒放出的熱量為9.798×10⁹J； 
（3）機(jī)車行駛的距離為71.4km．

點(diǎn)評(píng)：電力動(dòng)車組的工作過(guò)程本質(zhì)是不同能量的轉(zhuǎn)化過(guò)程，只要有能量轉(zhuǎn)化，一定伴隨能量的損失，所以效率一定小于1．