10.我国海阳核电厂在利用核能发电的同时给居民供暖，其工作流程如图22-7所示，核反应堆内有低浓度的铀235，发生核反应后产生大量的热，一回路和二回路是两个互不相通的水循环回路，一回路的水流过核反应堆的堆芯，带走核反应堆产生的热量，在蒸汽发生器中将热量传递给二回路的水，然后流回堆芯。二回路的水在蒸汽发生器中受热，产生大量高温水蒸气，水蒸气做功推动汽轮机发电，做功后的水蒸气冷凝后返回蒸汽发生器。核能供暖是将发电之后的低品位余热通过管道送给居民。单个机组，如果仅供电，每秒提供的电能为$1.25×10^9$J；若在供电的同时进行供热，每秒提供的电能为$1.21×10^9$J、热量为$2×10^8$J，对单个机组核反应堆产生的能量使用效率提高了3.2%。（标准煤的热值取$3.0×10^7$J/kg）

(1)核反应堆中的铀235是（选填“可再生”或“不可再生”）能源。二回路中的水在蒸汽发生器中发生（填物态变化名称）吸收热量。
(2)将下列核能发电的能量转化过程补充完整。核能→内能→→电能。
(3)若给居民供热$5.4×10^{15}$J，相当于完全燃烧多少千克标准煤产生的热量？
(4)单个机组核反应堆每秒产生的能量为J。

10.(1)不可再生 汽化 (2)机械能
(3)$1.8×10^8\ \mathrm{kg}$ (4)$5×10^9$

【分析】
本题围绕核能发电与供暖的实际场景，考查能源分类、物态变化、能量转化、热值计算及效率相关知识。解题思路：
1. 第(1)问：根据能源能否短期内再生判断铀235的属性；根据水的状态变化确定物态变化。
2. 第(2)问：回忆核能发电的能量转化链条，明确各环节的能量形式。
3. 第(3)问：利用热值公式变形，代入供热热量和标准煤热值计算质量。
4. 第(4)问：设核反应堆每秒产能量为E，根据效率差的关系列方程求解，需理清效率的定义。
【解析】
(1) 铀235是核燃料，短期内无法从自然界得到补充，属于不可再生能源；二回路中的水在蒸汽发生器中由液态变为气态，发生汽化，吸收热量。
(2) 核能发电的能量转化：核能→内能（核反应放热加热水）→机械能（水蒸气推动汽轮机转动）→电能，故中间环节为机械能。
(3) 根据热值公式$Q=mq$，变形得完全燃烧标准煤的质量：
$m=\frac{Q}{q}=\frac{5.4×10^{15}\ \mathrm{J}}{3.0×10^7\ \mathrm{J/kg}}=1.8×10^8\ \mathrm{kg}$。
(4) 设单个机组核反应堆每秒产生的能量为$E$。
仅供电时效率：$\eta_1=\frac{W_{\mathrm{电}}}{E}=\frac{1.25×10^9\ \mathrm{J}}{E}$；
供电+供热时效率：$\eta_2=\frac{W_{\mathrm{电}}'+Q_{\mathrm{热}}}{E}=\frac{1.21×10^9\ \mathrm{J}+2×10^8\ \mathrm{J}}{E}=\frac{1.41×10^9\ \mathrm{J}}{E}$；
由题意$\eta_2-\eta_1=3.2\%=0.032$，代入得：
$\frac{1.41×10^9\ \mathrm{J}}{E}-\frac{1.25×10^9\ \mathrm{J}}{E}=0.032$，
$\frac{0.16×10^9\ \mathrm{J}}{E}=0.032$，
解得$E=5×10^9\ \mathrm{J}$。
【答案】
(1)不可再生；汽化 (2)机械能 (3)$1.8×10^8\ \mathrm{kg}$ (4)$5×10^9$
【知识点】
不可再生能源；能量转化；热值计算
【点评】
本题结合实际应用场景，综合考查多个基础知识点，前3问难度较低，第(4)问需理解效率差的关系，对逻辑分析能力有一定要求，整体区分度适中。
【难度系数】
0.5