Question

8．2017年5月18日，国土资源部部长姜大明在南海神狐海域“蓝鲸一号”钻井平台上宣布了震惊世界的消息：我国首次海域可燃冰（天然气水合物）试采成功．我国由此成为世界第一个实现稳定开采海洋超级能源的国家！该平台最大作业水深3658米，最大钻井深度15240米，适用于全球深海作业．已知：海水密度ρ═1.03×10³kg/m³，q_煤气=4.2×10⁷J/kg，1标准大气压取10⁵Pa，g取10N/kg，求：
（1）钻井平台的立柱在水面下3000m处受到的海水压强是多少？相当于多少个标准大气压？
（2）同等条件下，“可燃冰”完全燃烧放出的热量达到煤气的数十倍，以10倍的关系粗略计算，6kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为多少焦？如果不计能损失，这些热量提供给一辆最低油耗为0.2kg/（kW•h）的汽车使用，可替代多少汽油？【温馨提示：0.2kg/（kW•h）表示获得1kW•h能量消耗0.2kg汽油）】．

Answer 1

分析 （1）钻井平台的立柱所处的深度，利用p=ρgh求受到的海水压强，和标准大气压的比值得出相当于多少个标准大气压；
（2）利用Q_放=mq求出6kg煤气完全燃烧放出的热量，按10倍关系计算得出6kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量，而1kW•h能量消耗0.2kg汽油，可求汽油的质量．

解答 解：
（1）钻井平台的立柱在水面下3000m处受到的海水压强：
p=ρgh=1.03×10³kg/m³×10N/kg×3000m=3.09×10⁷Pa，
1标准大气压取10⁵Pa，则受到的海水压强相当于标准大气压的个数：
$\frac{3.09×1{0}^{7}Pa}{1{0}^{5}Pa}$=309个；
（2）6kg煤气完全燃烧放出的热量：
Q_放=mq=6kg×4.2×10⁷J/kg=2.52×10⁸J，
由题意可知，6kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量：
Q_放′=Q_放×10=2.52×10⁸J×10=2.52×10⁹J=700kW•h；
汽车的油耗0.2kg/（kW•h）表示获得1kW•h能量消耗0.2kg汽油，
则可替代汽油的质量：
m=700kW•h×0.2kg/（kW•h）=140kg．
答：（1）钻井平台的立柱在水面下3000m处受到的海水压强是3.09×10⁷Pa，相当于309个标准大气压；
（2）6kg“可燃冰”完全燃烧放出的热量为2.52×10⁹J，如果不计能损失，这些热量提供给一辆最低油耗为0.2kg/（kW•h）的汽车使用，可替代140kg汽油．

点评 本题考查了学生对液体压强公式、燃料的热值、燃料完全燃烧放热公式掌握和运用，注意利用好0.2kg/（kW•h）的含义（获得1kW•h能量消耗0.2kg汽油）．