Номер 5, страница 126, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 31. Двигатель внутреннего сгорания. Вопросы и задания - номер 5, страница 126.

Условие.

5. Как вы думаете, отражается ли неполное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания на его КПД; на окружающей среде? Обоснуйте свой ответ.

Решение.

Да, неполное сгорание топлива в двигателе внутреннего сгорания (ДВС) оказывает существенное негативное влияние как на его КПД, так и на окружающую среду.

на его КПД

Коэффициент полезного действия (КПД) теплового двигателя – это отношение полезной работы, совершенной двигателем, к количеству теплоты, полученной от сгорания топлива. Он рассчитывается по формуле: $\eta = \frac{A_{полезная}}{Q_{нагревателя}}$.

Количество теплоты ($Q_{нагревателя}$) напрямую зависит от того, насколько полно сгорело топливо. При полном сгорании высвобождается вся химическая энергия, содержащаяся в топливе. Если же сгорание неполное, значит, часть топлива не прореагировала или прореагировала не до конца (например, с образованием угарного газа CO вместо углекислого CO₂). В результате выделяется значительно меньше тепловой энергии.

Поскольку работа, совершаемая двигателем, производится за счет расширения нагретых газов, уменьшение количества выделенной теплоты приводит к уменьшению совершаемой полезной работы ($A_{полезная}$). Таким образом, числитель в формуле КПД уменьшается, в то время как знаменатель (количество затраченного топлива, которое могло бы выделить энергию) остается прежним. Это ведет к прямому и значительному снижению КПД.

Ответ: Неполное сгорание топлива снижает КПД двигателя, так как из-за этого выделяется меньше тепловой энергии, что приводит к уменьшению совершаемой полезной работы при том же расходе топлива.

на окружающей среде

Влияние неполного сгорания на окружающую среду крайне негативное. В то время как продуктами полного сгорания являются относительно безвредная вода ($H_2O$) и углекислый газ ($CO_2$, являющийся парниковым газом), продукты неполного сгорания гораздо более опасны.

К ним относятся:

• Угарный газ (CO) – высокотоксичный газ, который при вдыхании связывается с гемоглобином в крови прочнее, чем кислород, вызывая кислородное голодание и отравление.

• Сажа (C) – твердые частицы углерода, которые являются сильным загрязнителем воздуха. Мелкодисперсные частицы проникают в дыхательную систему человека, вызывая заболевания легких и сердечно-сосудистой системы.

• Несгоревшие углеводороды (HC) – токсичные и канцерогенные органические соединения. Они участвуют в образовании фотохимического смога, который вреден для здоровья людей и растений.

Таким образом, выхлопные газы двигателя с неполным сгоранием топлива становятся источником опасных загрязнителей, наносящих прямой вред здоровью живых организмов и экосистемам.

Ответ: Неполное сгорание топлива наносит серьезный вред окружающей среде, так как приводит к выбросу в атмосферу токсичных и вредных веществ: угарного газа, сажи и несгоревших углеводородов, которые загрязняют воздух и вызывают заболевания.