Номер 8, страница 202 - гдз по физике 10 класс учебник Мякишев, Синяков

Глава 5. Законы термодинамики. Параграф 5.13. Примеры решения задач. Вопросы - номер 8, страница 202.

Условие.

8. Подготовьте презентацию «Кондиционер: принцип действия, виды, стоимость, экологичность».

Решение.

Принцип действия

В основе работы любого кондиционера лежит физический принцип, согласно которому при испарении вещество поглощает тепло, а при конденсации — выделяет. В качестве этого вещества используется хладагент (фреон), который циркулирует по замкнутому контуру, переходя из жидкого состояния в газообразное и обратно. Система состоит из двух основных блоков (внутреннего и внешнего) и четырех ключевых элементов:

1. Компрессор (во внешнем блоке): Сжимает газообразный хладагент, повышая его давление и температуру.
2. Конденсатор (во внешнем блоке): Горячий газ под высоким давлением поступает в радиатор конденсатора и, обдуваемый вентилятором, отдает тепло в окружающую среду, превращаясь в жидкость.
3. Терморегулирующий вентиль (ТРВ): Жидкий хладагент проходит через него, где его давление и температура резко падают.
4. Испаритель (во внутреннем блоке): Холодный жидкий хладагент поступает в радиатор испарителя. Вентилятор прогоняет через него теплый воздух из помещения. Хладагент закипает и испаряется, поглощая тепло из воздуха. Охлажденный воздух подается обратно в комнату.

После испарителя газообразный хладагент возвращается в компрессор, и цикл повторяется. Большинство современных кондиционеров могут работать и в режиме обогрева, меняя направление движения хладагента (цикл работает в обратную сторону).

Ответ: Принцип действия кондиционера основан на циркуляции хладагента, который поглощает тепло из помещения при испарении во внутреннем блоке и отдает его в окружающую среду при конденсации во внешнем блоке.

Виды

Кондиционеры классифицируются по нескольким признакам:

• По конструкции:
  • Моноблочные: все компоненты находятся в одном корпусе. К ним относятся оконные (монтируются в оконный проем) и мобильные (переносные, с гибким воздуховодом для отвода тепла).
  • Сплит-системы: состоят из двух блоков — внешнего (шумного, с компрессором) и внутреннего. Это самый популярный тип для бытового использования.
  • Мульти-сплит-системы: разновидность сплит-систем, где к одному внешнему блоку подключается несколько (от 2 до 8) внутренних.
• По типу внутреннего блока (для сплит-систем):
  • Настенные: наиболее распространенный вариант для квартир и офисов.
  • Канальные: монтируются за подвесным потолком, а воздух распределяется по системе воздуховодов.
  • Кассетные: устанавливаются в подвесной потолок и распределяют воздух в четырех направлениях.
  • Напольно-потолочные: универсальные, могут устанавливаться как внизу стены, так и под потолком.
• По принципу работы компрессора:
  • Стандартные (On/Off): компрессор работает на полную мощность до достижения заданной температуры, затем отключается. Когда температура снова поднимается, он включается.
  • Инверторные: компрессор может плавно регулировать свою мощность, работая постоянно, но с разной интенсивностью. Такие модели более экономичны, тише и точнее поддерживают температуру.

Ответ: Кондиционеры делятся на моноблочные, сплит- и мульти-сплит-системы; по типу внутреннего блока бывают настенными, канальными, кассетными; по принципу работы — стандартными (on/off) и инверторными.

Стоимость

Стоимость кондиционера и его установки зависит от множества факторов:

• Тип кондиционера: Мобильные и оконные обычно дешевле всего, а самыми дорогими являются мульти-сплит-системы и канальные кондиционеры.
• Мощность: Чем больше площадь помещения, тем мощнее (и дороже) требуется устройство. Мощность измеряется в кВт или BTU (британских тепловых единицах).
• Производитель: Бренды делятся на премиум-сегмент (Daikin, Mitsubishi Electric), средний (Haier, Electrolux) и бюджетный (Ballu, Zanussi).
• Технологии и функции: Инверторный компрессор значительно увеличивает стоимость, но экономит электроэнергию. Дополнительные функции, такие как Wi-Fi управление, сложные системы фильтрации, режим обогрева, также влияют на цену.
• Стоимость монтажа: Установка сплит-системы — это сложная работа, требующая профессиональных навыков и оборудования. Ее цена может составлять от 30% до 50% стоимости самого устройства и зависит от сложности (длины трассы, материала стен и т.д.).

Примерный диапазон цен (без учета установки):

• Мобильные кондиционеры: 15 000 – 40 000 руб.
• Настенные сплит-системы (on/off): 18 000 – 35 000 руб.
• Настенные сплит-системы (инверторные): от 25 000 руб. и выше.

Ответ: Стоимость кондиционера определяется его типом, мощностью, брендом, наличием инвертора и дополнительных функций, а также включает в себя значительные расходы на профессиональную установку.

Экологичность

Экологичность кондиционера оценивается по двум основным параметрам: типу используемого хладагента и уровню энергопотребления.

• Хладагенты:
  • Исторически использовались хлорфторуглероды (ХФУ, например, R12) и гидрохлорфторуглероды (ГХФУ, например, R22), которые разрушали озоновый слой. В соответствии с Монреальским протоколом их производство и использование прекращено или строго ограничено.
  • Современные кондиционеры используют гидрофторуглероды (ГФУ), такие как R-410A и R-32. Они безопасны для озонового слоя, но являются мощными парниковыми газами, то есть имеют высокий потенциал глобального потепления (ПГП). Например, ПГП для R-410A более чем в 2000 раз выше, чем у углекислого газа.
  • Новейшее поколение хладагентов (например, R-290 - пропан) имеет очень низкий ПГП, но они горючи, что накладывает ограничения на их использование и требует дополнительных мер безопасности.
• Энергопотребление:
  • Кондиционеры являются одними из самых энергоемких бытовых приборов. Высокое потребление электроэнергии, вырабатываемой в основном за счет сжигания ископаемого топлива, ведет к увеличению выбросов CO₂ в атмосферу.
  • Для оценки эффективности существуют классы энергоэффективности (от G до A+++). Чем выше класс (ближе к A+++), тем меньше электроэнергии потребляет устройство при той же производительности.
  • Инверторные кондиционеры на 30-50% экономичнее обычных моделей, так как компрессор работает постоянно, плавно регулируя мощность, что позволяет избежать пиковых нагрузок при включении.

Важным аспектом является также правильная утилизация старого оборудования, чтобы предотвратить утечку вредных хладагентов в атмосферу.

Ответ: Экологичность кондиционера зависит от типа хладагента (современные не разрушают озоновый слой, но способствуют парниковому эффекту) и класса энергоэффективности (высокий класс и инверторная технология снижают косвенное воздействие на окружающую среду за счет экономии электроэнергии).