Номер 4, страница 79, часть 1 - гдз по физике 8 класс рабочая тетрадь Грачев, Погожев

Часть 1. Глава 5. Тепловые машины. Параграф 31. Экологические проблемы использования тепловых машин - номер 4, страница 79.

Условие.

4. Укажите способы решения экологических проблем, связанных с использованием тепловых двигателей.

Решение.

Использование тепловых двигателей, в первую очередь двигателей внутреннего сгорания (ДВС), является одним из основных источников загрязнения окружающей среды. Основные экологические проблемы — это выбросы вредных веществ в атмосферу (оксиды углерода, азота, серы, сажа), тепловое и шумовое загрязнение, а также вклад в парниковый эффект за счет выбросов углекислого газа ($CO_2$). Решение этих проблем требует комплексного подхода и включает следующие способы:

1. Техническое усовершенствование тепловых двигателей и транспортных средств

а) Повышение коэффициента полезного действия (КПД). Более эффективные двигатели потребляют меньше топлива для выполнения той же работы, что напрямую снижает количество выбросов. Это достигается за счет оптимизации процесса сгорания, использования систем прямого впрыска топлива, турбонаддува, снижения потерь на трение.

Ответ: Снижение расхода топлива и, как следствие, уменьшение объема всех видов выбросов.

б) Очистка выхлопных газов. Установка на транспортные средства и промышленные объекты специальных систем для нейтрализации вредных веществ. К ним относятся каталитические нейтрализаторы (преобразуют $\text{CO}$, $NO_x$, $C_xH_y$ в $CO_2$, $N_2$ и $H_2O$), сажевые фильтры (улавливают твердые частицы) и системы селективной каталитической нейтрализации (SCR, снижают выбросы $NO_x$).

Ответ: Значительное снижение выбросов наиболее токсичных компонентов выхлопных газов.

2. Использование альтернативных видов топлива

а) Переход на газовое топливо. Использование природного газа (метана) вместо бензина и дизельного топлива позволяет сократить выбросы $CO_2$, оксидов азота и практически полностью устранить выбросы сажи.

Ответ: Снижение токсичности выхлопа и уменьшение выбросов парниковых газов.

б) Применение биотоплива. Использование топлива из растительного сырья (этанол, биодизель). Такое топливо считается углеродно-нейтральным, так как выбросы $CO_2$ при его сжигании компенсируются поглощением углекислого газа растениями в процессе их роста.

Ответ: Снижение чистого выброса парниковых газов в атмосферу.

в) Использование водорода. При сгорании водорода в ДВС или его использовании в топливных элементах основным продуктом реакции является вода, что практически полностью исключает вредные выбросы.

Ответ: Практически полное устранение вредных выбросов на месте эксплуатации транспортного средства.

3. Отказ от тепловых двигателей в пользу альтернативных силовых установок

а) Развитие электротранспорта. Массовый переход на электромобили, которые не имеют выхлопных газов. Экологический эффект максимален при использовании "зеленой" электроэнергии из возобновляемых источников (солнечная, ветровая, гидроэнергетика).

Ответ: Ликвидация локальных выбросов в городах и снижение общего загрязнения при переходе на чистую энергетику.

б) Использование гибридных силовых установок. Сочетание ДВС с электрическим двигателем позволяет значительно снизить расход топлива и выбросы, особенно в городском цикле движения.

Ответ: Промежуточное решение, позволяющее существенно снизить экологическую нагрузку от автотранспорта.

4. Организационные, законодательные и градостроительные меры

а) Ужесточение экологических стандартов. Введение строгих норм (например, "Евро-6") на содержание вредных веществ в выхлопных газах, что стимулирует производителей к внедрению более чистых технологий.

Ответ: Гарантированное снижение вредных выбросов от всего нового автопарка.

б) Развитие общественного транспорта и альтернативных способов передвижения. Создание удобных и доступных систем общественного транспорта, а также инфраструктуры для велосипедистов и пешеходов, что мотивирует людей отказываться от использования личных автомобилей.

Ответ: Снижение общего количества личных автомобилей на дорогах и, соответственно, общего объема выбросов.

в) Оптимизация транспортных потоков и градостроительное планирование. Внедрение интеллектуальных транспортных систем для уменьшения пробок, а также планирование городов таким образом, чтобы сократить необходимость в дальних поездках.

Ответ: Снижение расхода топлива и выбросов за счет повышения эффективности дорожного движения и уменьшения пробега автомобилей.