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

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

Условие.

45.14[1139]

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

Решение.

Решение 3.

Решение 4.

Решение 5.

Решение 6.

Решение 7.

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.