Номер 1, страница 230 - гдз по физике 10 класс учебник Кабардин, Орлов

1. К каким отрицательным последствиям для окружающей среды приводит широкое использование тепловых машин в энергетике и на транспорте?

1. К каким отрицательным последствиям для окружающей среды приводит широкое использование тепловых машин в энергетике и на транспорте?

Широкое использование тепловых машин, работающих на ископаемом топливе (уголь, нефть, природный газ), приводит к ряду серьезных отрицательных последствиών для окружающей среды. Ключевые из них:

Загрязнение атмосферы. При сжигании топлива в атмосферу выбрасываются вредные вещества, такие как:
• углекислый газ ($CO_2$), который является основной причиной парникового эффекта и глобального потепления;
• оксиды серы ($SO_2$) и азота ($NO_x$), которые приводят к выпадению кислотных дождей, наносящих вред лесам, почве, водоемам и зданиям, а также вызывают респираторные заболевания у людей;
• угарный газ ($\text{CO}$), являющийся токсичным для живых организмов;
• твердые частицы (сажа, зола), которые могут проникать глубоко в легкие и вызывать заболевания сердечно-сосудистой и дыхательной систем.

Парниковый эффект и изменение климата. Накопление в атмосфере парниковых газов, в первую очередь $CO_2$, приводит к удержанию тепла и повышению средней температуры на планете. Это вызывает таяние ледников и вечной мерзлоты, подъем уровня Мирового океана и увеличение частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений (засух, наводнений, ураганов).

Тепловое загрязнение. Тепловые машины не могут преобразовать всю теплоту, полученную от сгорания топлива, в полезную работу (КПД всегда меньше 100%). Значительная часть энергии в виде тепла выбрасывается в окружающую среду — в атмосферу или в водоемы, используемые для охлаждения (реки, озера). Это приводит к повышению их температуры, что снижает содержание растворенного в воде кислорода и губительно для многих водных организмов.

Истощение невозобновляемых ресурсов. Ископаемое топливо, на котором работает подавляющее большинство тепловых машин, является исчерпаемым и невозобновляемым ресурсом. Интенсивное его потребление ведет к быстрому истощению мировых запасов.

Ответ: Основными отрицательными последствиями являются: загрязнение атмосферы вредными выбросами ($CO_2$, $SO_2$, $NO_x$, твердые частицы), усиление парникового эффекта и глобальное изменение климата, тепловое загрязнение атмосферы и водоемов, а также истощение невозобновляемых запасов ископаемого топлива.

2. Каковы ...

Поскольку второй вопрос на изображении не завершен, наиболее логичным его продолжением является вопрос о путях снижения вредного воздействия тепловых машин на окружающую среду. Основные пути решения этой проблемы:

Повышение коэффициента полезного действия (КПД). Чем выше КПД тепловой машины, тем меньше топлива требуется для совершения одной и той же полезной работы и, следовательно, тем меньше вредных выбросов. Повысить КПД можно за счет усовершенствования конструкции двигателей, использования новых материалов и технологий. Теоретический предел КПД для тепловой машины определяется циклом Карно: $\eta_{max} = 1 - \frac{T_{хол}}{T_{нагр}}$, где $T_{нагр}$ — температура нагревателя, а $T_{хол}$ — температура холодильника (в кельвинах).

Очистка выбросов. Применение специальных систем для снижения токсичности отработавших газов. Например, в автомобилях используются каталитические нейтрализаторы, которые превращают угарный газ и оксиды азота в менее вредные углекислый газ, азот и воду. На трубах ТЭС устанавливают фильтры для улавливания твердых частиц и системы для химического связывания оксидов серы.

Переход на альтернативные источники энергии. Наиболее кардинальным решением является постепенный отказ от ископаемого топлива и переход на возобновляемые источники энергии (ВИЭ): солнечную, ветровую, геотермальную, гидроэнергетику. В транспортной сфере это означает переход на электромобили (при условии, что электроэнергия для них вырабатывается на ВИЭ), а также на водородное топливо, продуктом сгорания которого является вода.

Энергосбережение. Снижение общего потребления энергии в промышленности, на транспорте и в быту. Это достигается за счет улучшения теплоизоляции зданий, использования энергоэффективных приборов и технологий, оптимизации производственных процессов и развития общественного транспорта.

Ответ: Основными путями уменьшения негативного воздействия тепловых машин являются: повышение их КПД, применение систем очистки выбросов, переход на возобновляемые источники энергии и альтернативные виды топлива (электричество, водород), а также внедрение энергосберегающих технологий и снижение общего энергопотребления.