Номер 8, страница 148, часть 1 - гдз по физике 8 класс учебник Белага, Воронцова

Часть 1. Глава 3. Тепловые двигатели. Параграф 37. Исследовательские работы. Темы исследовательских и проектных работ - номер 8, страница 148.

Условие.

• Эволюция холодильного оборудования.

Решение.

Домеханический период (до XVIII века)

Задолго до изобретения механического охлаждения люди использовали естественные методы для сохранения продуктов. Древние цивилизации, такие как римляне и китайцы, заготавливали лед и снег зимой и хранили их в специальных подземных хранилищах (ледниках) для использования в теплое время года. В жарком и сухом климате применялось испарительное охлаждение: вода, испаряясь с поверхности пористых глиняных сосудов или мокрой ткани, понижала температуру содержимого. Эти методы были первыми шагами в долгой истории борьбы человека за сохранение свежести продуктов.

Ответ: Ранние методы охлаждения основывались на использовании природных ресурсов, таких как сбор и хранение льда и снега, а также на принципе испарительного охлаждения.

Первые научные открытия и изобретения (XVIII–XIX века)

Научная революция заложила теоретическую основу для создания искусственного холода. В 1756 году шотландский ученый Уильям Каллен продемонстрировал, что испарение эфира в вакууме приводит к охлаждению. В 1823 году Майкл Фарадей открыл, что сжижение газов, таких как аммиак, под давлением с последующим их испарением поглощает тепло. Настоящим прорывом стал патент американского изобретателя Джейкоба Перкинса в 1834 году на первую в мире паровую компрессионную холодильную машину, работающую на эфире. Хотя его изобретение не получило коммерческого успеха, оно заложило основной принцип работы большинства современных холодильников. Позже, в 1859 году, Фердинанд Карре разработал абсорбционную холодильную машину, использовавшую смесь аммиака и воды, которая была более простой и безопасной для своего времени.

Ответ: В XVIII-XIX веках были сделаны ключевые научные открытия в области термодинамики и разработаны первые прототипы холодильных машин (компрессионные и абсорбционные), основанные на принципах фазового перехода рабочих веществ (хладагентов).

Промышленная революция и коммерческое охлаждение (конец XIX – начало XX века)

Ключевой фигурой в этом периоде стал немецкий инженер Карл фон Линде. В 1876 году он усовершенствовал компрессионную технологию, создав надежную и эффективную холодильную установку на аммиаке. Это изобретение произвело революцию в пищевой промышленности, в первую очередь в пивоварении, где требовался строгий контроль температуры. Вскоре холодильные установки стали активно применяться на мясокомбинатах, складах и в рефрижераторном транспорте (железнодорожные вагоны и корабли). Это позволило перевозить скоропортящиеся продукты на большие расстояния, изменив мировую торговлю и рацион питания людей.

Ответ: В конце XIX века благодаря усовершенствованиям Карла фон Линде холодильное оборудование стало широко применяться в промышленности (пивоварни, мясокомбинаты) и на транспорте, что привело к революции в хранении и логистике продуктов питания.

Появление бытового холодильника (1910-е – 1930-е годы)

Первые домашние холодильники появились в 1910-х годах, но они были громоздкими, дорогими и ненадежными. Компрессорный агрегат часто устанавливался в подвале, а сам холодильный шкаф — на кухне. Они работали на токсичных и горючих хладагентах, таких как аммиак, диоксид серы и метилхлорид, что представляло серьезную опасность. Все изменилось в 1930-х годах с изобретением фреона (хлорфторуглеродов, ХФУ) командой Томаса Мидгли-младшего. Фреон был негорючим, нетоксичным и эффективным хладагентом, что сделало холодильники безопасными для массового использования в быту. Компании, такие как Frigidaire и Kelvinator, начали серийное производство компактных и автономных моделей.

Ответ: В начале XX века появились первые бытовые холодильники, а их массовое распространение стало возможным после 1930-х годов благодаря изобретению безопасного хладагента — фреона, что сделало приборы компактными, надежными и безопасными для дома.

Массовое распространение и усовершенствования (1940-е – 1970-е годы)

После Второй мировой войны холодильник стал неотъемлемой частью кухни в развитых странах. Технология продолжала совершенствоваться: появились модели с отдельной морозильной камерой, системы автоматического размораживания (No Frost), которые избавляли от необходимости вручную удалять наросший лед. В холодильники начали встраивать генераторы льда и диспенсеры для холодной воды. Большое внимание уделялось дизайну и повышению энергоэффективности.

Ответ: В середине XX века холодильники стали массовым бытовым прибором; в этот период были внедрены важные усовершенствования, такие как отдельные морозильные камеры, системы No Frost, генераторы льда и улучшенная энергоэффективность.

Экологическая эра и новые хладагенты (1980-е – 2000-е годы)

В 1980-х годах ученые обнаружили, что фреоны (ХФУ), широко используемые в холодильниках и кондиционерах, разрушают озоновый слой Земли. Это привело к принятию в 1987 году Монреальского протокола — международного соглашения, запрещающего производство озоноразрушающих веществ. Производители были вынуждены искать альтернативные хладагенты. Сначала произошел переход на гидрохлорфторуглероды (ГХФУ), а затем на гидрофторуглероды (ГФУ), которые не вредят озоновому слою, но являются мощными парниковыми газами. Сегодня основной тенденцией является переход на природные хладагенты, такие как изобутан (R-600a) и пропан (R-290), которые имеют низкий потенциал глобального потепления. Параллельно с этим были значительно ужесточены требования к энергоэффективности холодильного оборудования.

Ответ: Начиная с 1980-х годов, главной движущей силой эволюции холодильного оборудования стала экология, что привело к отказу от озоноразрушающих фреонов и переходу на более безопасные для окружающей среды хладагенты, а также к значительному росту энергоэффективности.

Современные и «умные» холодильники (XXI век)

Современные холодильники — это высокотехнологичные устройства. Они используют инверторные компрессоры, которые плавно регулируют мощность, экономя до 40% электроэнергии и работая значительно тише. Появились многокамерные модели с различными зонами свежести, где поддерживаются оптимальная температура и влажность для разных типов продуктов (мяса, овощей, фруктов). Вершиной эволюции на данный момент являются «умные» холодильники, подключенные к интернету. Они оснащены сенсорными дисплеями, внутренними камерами, могут отслеживать сроки годности продуктов, составлять списки покупок и интегрироваться в систему «умного дома». Основные направления развития сегодня — это максимальная энергоэффективность, экологичность и интеллектуальные функции, делающие жизнь пользователя удобнее.

Ответ: Современный этап эволюции холодильников характеризуется внедрением инверторных технологий для повышения энергоэффективности и снижения шума, созданием многозонных систем хранения и развитием «умных» функций с подключением к интернету для автоматизации управления продуктами.