Задание, страница 113 - гдз по физике 10 класс учебник Закирова, Аширов

Задание

1. Изучив влияние тепловых машин на окружающую среду, разработайте меры по охране окружающей среды.

2. Определите количество вредных веществ, выделяемых за год в атмосферу легковыми автомобилями в вашем городе и в 5 крупных городах Казахстана. Составьте сравнительную диаграмму по результатам расчетов.

1. Изучив влияние тепловых машин на окружающую среду, разработайте меры по охране окружающей среды.

Тепловые машины, в первую очередь двигатели внутреннего сгорания (ДВС) автомобилей, являются одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Их влияние и меры по его снижению можно разделить на несколько категопм.

Влияние тепловых машин на окружающую среду:

1. Загрязнение атмосферы: При сгорании топлива в ДВС в атмосферу выбрасываются вредные вещества:
- Углекислый газ ($CO_2$): не является токсичным, но относится к парниковым газам, способствующим глобальному изменению климата.
- Угарный газ ($CO$): очень токсичный газ, образующийся при неполном сгорании топлива. Он нарушает транспорт кислорода в крови человека и животных.
- Оксиды азота ($NO_x$): образуются при высоких температурах в двигателе. Участвуют в формировании фотохимического смога и кислотных дождей, вызывают респираторные заболевания.
- Углеводороды ($C_xH_y$): несгоревшие или частично сгоревшие компоненты топлива. Некоторые из них являются канцерогенами и участвуют в образовании смога.
- Твердые частицы (сажа): особенно характерны для дизельных двигателей. Проникают глубоко в легкие, вызывая заболевания дыхательной и сердечно-сосудистой систем.
- Оксиды серы ($SO_x$): образуются при сжигании топлива с высоким содержанием серы. Являются причиной кислотных дождей.

2. Тепловое загрязнение: Любая тепловая машина имеет КПД значительно ниже 100% (для ДВС около 25-40%). Остальная энергия выделяется в окружающую среду в виде тепла, что способствует локальному повышению температуры в крупных городах ("острова тепла").

3. Шумовое загрязнение: Работающие двигатели и движение транспорта создают высокий уровень шума, который негативно влияет на здоровье людей и животных.

Меры по охране окружающей среды:

1. Технологические и конструктивные меры:
- Установка каталитических нейтрализаторов на автомобили для преобразования $CO$, $NO_x$ и углеводородов в менее вредные $CO_2$, $N_2$ и $H_2O$.
- Установка сажевых фильтров на дизельные двигатели.
- Совершенствование конструкции двигателей для повышения их эффективности и полноты сгорания топлива.
- Использование альтернативных, более чистых видов топлива (газ, биотопливо, водород).
- Переход на гибридные и электрические транспортные средства, которые имеют нулевые или значительно более низкие локальные выбросы.

2. Организационно-административные меры:
- Развитие и популяризация общественного транспорта.
- Создание инфраструктуры для пешеходов и велосипедистов.
- Введение строгих экологических стандартов (например, Евро-5, Евро-6) и контроль за их соблюдением.
- Ограничение въезда в центральные части городов для автомобилей с высоким уровнем выбросов.
- Оптимизация дорожного движения для уменьшения пробок и времени работы двигателей на холостом ходу.
- Экономическое стимулирование: введение налогов на автомобили с высоким уровнем выбросов и предоставление субсидий на покупку экологически чистого транспорта.

3. Личная ответственность:
- Своевременное техническое обслуживание автомобиля.
- Выбор более экологичного способа передвижения (общественный транспорт, велосипед, ходьба пешком).
- Рациональный стиль вождения, избегающий резких ускорений и торможений.

Ответ: Влияние тепловых машин заключается в химическом, тепловом и шумовом загрязнении среды. Меры по охране включают технологическое совершенствование двигателей и переход на альтернативы (электромобили), развитие общественного транспорта и введение строгих экологических норм.

2. Определите количество вредных веществ, выделяемых за год в атмосферу легковыми автомобилями в вашем городе и в 5 крупных городах Казахстана. Составьте сравнительную диаграмму по результатам расчетов.

Для выполнения данного задания необходимо использовать статистические данные. Поскольку "ваш город" не указан, в качестве примера возьмем город Алматы. Расчеты являются оценочными, так как точное количество выбросов зависит от множества факторов (возраст автопарка, качество топлива, режим эксплуатации и т.д.).

Дано:

Для расчета примем, что в среднем один легковой автомобиль в год выбрасывает в атмосферу около 800 кг вредных веществ (оксиды углерода, азота, углеводороды и др.). Это усредненное значение для смешанного автопарка.
Примерное количество зарегистрированных легковых автомобилей в крупных городах Казахстана (данные являются оценочными на основе открытых источников):
- Алматы ($N_1$): 1 200 000 ед.
- Астана ($N_2$): 380 000 ед.
- Шымкент ($N_3$): 320 000 ед.
- Караганда ($N_4$): 260 000 ед.
- Актобе ($N_5$): 210 000 ед.
- Усть-Каменогорск ($N_6$): 190 000 ед.
Масса выбросов от одного автомобиля в год ($m_{авт}$): 800 кг.

Единицы измерения (количество - безразмерная величина, масса - в кг) соответствуют системе СИ, перевод не требуется.

Найти:

Общую массу вредных веществ ($M_{общ}$), выбрасываемых за год легковыми автомобилями в каждом из указанных городов.

Решение:

Общая масса выбросов для каждого города рассчитывается по формуле:
$M_{общ} = N \cdot m_{авт}$
где $N$ - количество автомобилей в городе, $m_{авт}$ - масса выбросов от одного автомобиля.

1. Алматы:
$M_1 = 1 200 000 \cdot 800 \text{ кг} = 960 000 000 \text{ кг} = 960 000 \text{ тонн}$

2. Астана:
$M_2 = 380 000 \cdot 800 \text{ кг} = 304 000 000 \text{ кг} = 304 000 \text{ тонн}$

3. Шымкент:
$M_3 = 320 000 \cdot 800 \text{ кг} = 256 000 000 \text{ кг} = 256 000 \text{ тонн}$

4. Караганда:
$M_4 = 260 000 \cdot 800 \text{ кг} = 208 000 000 \text{ кг} = 208 000 \text{ тонн}$

5. Актобе:
$M_5 = 210 000 \cdot 800 \text{ кг} = 168 000 000 \text{ кг} = 168 000 \text{ тонн}$

6. Усть-Каменогорск:
$M_6 = 190 000 \cdot 800 \text{ кг} = 152 000 000 \text{ кг} = 152 000 \text{ тонн}$

Сравнительная диаграмма:
На основе полученных результатов следует построить столбчатую диаграмму. - По горизонтальной оси (ось X) откладываются названия городов. - По вертикальной оси (ось Y) откладывается общая масса выбросов за год, в тысячах тонн. - Высота каждого столбца будет соответствовать рассчитанному значению массы выбросов для данного города. Диаграмма наглядно покажет, что Алматы, как город с наибольшим автопарком, вносит самый значительный вклад в загрязнение атмосферы среди перечисленных городов, а наименьший вклад – Усть-Каменогорск.

Ответ: Оценочное годовое количество вредных веществ, выделяемых легковыми автомобилями, составляет:
- Алматы: 960 000 тонн
- Астана: 304 000 тонн
- Шымкент: 256 000 тонн
- Караганда: 208 000 тонн
- Актобе: 168 000 тонн
- Усть-Каменогорск: 152 000 тонн