Номер 45.14, страница 167 - гдз по физике 7-9 класс сборник задач Лукашик, Иванова

§ 45. Тепловые двигатели. Глава 6. Тепловые явления - номер 45.14, страница 167.

45.14[1139]

Отражается ли неполное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания на его КПД; на окружающей среде?

на его КПД

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя, каким является двигатель внутреннего сгорания (ДВС), определяется как отношение совершенной полезной работы $A_{полезная}$ к количеству теплоты $Q_{нагревателя}$, полученному от нагревателя (в данном случае, от сгорающего топлива):

$\eta = \frac{A_{полезная}}{Q_{нагревателя}}$

Количество теплоты $Q_{нагревателя}$ напрямую зависит от полноты сгорания топлива. При полном сгорании вся химическая энергия топлива преобразуется в тепловую энергию. Если же сгорание неполное, то часть топлива не окисляется до конца или не сгорает вовсе, и энергия, заключенная в нем, не выделяется в виде тепла, а уносится с выхлопными газами. В результате количество теплоты, которое может быть преобразовано в полезную работу, уменьшается. Следовательно, при том же количестве израсходованного топлива двигатель совершает меньше работы, что и означает снижение его КПД.

Ответ: Да, неполное сгорание топлива существенно снижает КПД двигателя, так как уменьшается количество тепловой энергии, выделяющейся из того же объема топлива и доступной для преобразования в механическую работу.

на окружающей среде

Неполное сгорание топлива оказывает крайне негативное влияние на окружающую среду. При идеальном, полном сгорании углеводородного топлива образуются в основном безвредный водяной пар ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$).

При неполном же сгорании в выхлопных газах, помимо $CO_2$ и $H_2O$, содержатся очень вредные и токсичные вещества:

• Угарный газ (CO) – высокотоксичный газ без цвета и запаха, опасный для живых организмов.
• Несгоревшие углеводороды (HC) – частицы несгоревшего топлива, многие из которых являются канцерогенами и участвуют в образовании фотохимического смога.
• Сажа (твердые частицы) – мелкие частицы углерода, которые загрязняют воздух, вредны для дыхательной системы и способствуют изменению климата.

Эти вещества загрязняют атмосферу, вызывают кислотные дожди (вместе с оксидами азота, также образующимися в двигателе), способствуют возникновению смога в городах и наносят прямой вред здоровью людей и состоянию экосистем.

Ответ: Да, неполное сгорание топлива приводит к выбросу в атмосферу токсичных и вредных веществ (угарного газа, углеводородов, сажи), что наносит серьезный ущерб окружающей среде и здоровью человека.