Question

核电站的核心是原子核反应堆，核燃料（如铀）释放出大量的核能，是和平利用核能的重要途径．我国的核电事业发展迅速，已经建成几座核电站，其中广东大亚湾核电站每年发电量约10¹⁰kW?h，其中70%的电力供应香港，30%的电力供应广东电网．据专家估计，通过核能发电，使得广东和香港两地每年减少燃煤消耗4.0×10⁹kg．核能作为一种新型能源有着广阔的前景．
（1 ） 原子核是由

质子和中子

组成的．在反应堆中，核燃料（如铀）发生

核裂变

释出大量的核能．
（2）已知煤的热值2.9×10⁷J/kg，则4.0×10⁹kg煤完全燃烧时放出的热量是多少？
（3）向大气中排放过量的二氧化碳等温室气体是造成“温室效应”的主要原因，大亚湾核电站与同等供电量的火力发电站相比，每年将少排放二氧化碳排放9.9×10⁹kg，已知通常情况下二氧化碳气体的密度为1.98kg/m³，则这些气体通常情况下的体积约为多少？
（4）设火力发电站在单位时间内产生的电能为E，它在这段时间内所消耗的燃料完全燃烧产生的热量为Q，则火力发电站的效率η=

E

Q

×100%．根据上述资料，可估算出通常的火力发电站的效率约为多少？

Answer 1

分析：（1）原子由带正电的原子核和带负电的核外电子组成；原子核由带正电的质子和不带电的中子组成．目前人们和平利用核能的核电站是利用原子核的裂变来发电的．
（2）根据热值公式Q=mq就会算出完全燃烧4.0×10⁹kg的煤能放出的热量．
（3）据ρ=

m

v

的公式进行计算即可得出体积是多少．
（4）先计算出核电站每年发电量约10¹⁰kW?h是多少焦耳，而后再利用火力发电站的效率进行计算即可．

解答：解：（1）原子核是由质子和中子组成的．在反应堆中，核燃料（如铀）发生核裂变释出大量的核能．
（2）4.0×10⁹kg煤完全燃烧时放出的热量是：Q=mq=4.0×10⁹kg×2.9×10⁷J/kg=1.16×10¹⁷ J．
（3）据ρ=

m

v

可得，v=

m

ρ

=

9.9×109kg

1.98kg/m3

=5×10⁹ m³
（4）核电站每年发电量约10¹⁰kW?h，即W=10¹⁰×3.6×10⁶ J=3.6×10¹⁶ J，
火力发电站的效率η=

E

Q

×100%=

3.6×1016J

1.16×1017J

×100%≈31%．
答：（1）原子核是由质子和中子组成的．在反应堆中，核燃料（如铀）发生核裂变释出大量的核能．
（2）4.0×10⁹kg煤完全燃烧时放出的热量是1.16×10¹⁷ J；
（3）这些气体通常情况下的体积约为5×10⁹ m³；
（4）火力发电站的效率约为31%．

点评：该题 考查了原子的构成、热量的计算、效率的计算和密度的相关计算，是一道综合题．