Номер 1, страница 69 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 17. Количество теплоты, выделяющееся при сгорании топлива. Темы докладов - номер 1, страница 69.

Условие.

1. Вода – топливо будущего.

Решение.

1. Вода – топливо будущего.

Данное утверждение является популярным, но не совсем точным с научной точки зрения. Сама по себе вода ($H_2O$) не является топливом. Топливо – это вещество, которое при химической реакции (обычно горении) выделяет энергию. Вода, напротив, является продуктом горения водорода, то есть это уже «сгоревшее» топливо, находящееся в стабильном, низкоэнергетическом состоянии. Чтобы получить из нее энергию, нужно сначала затратить энергию, причем в большем количестве, чем можно будет получить обратно, что следует из законов термодинамики.

Идея использования воды в качестве источника энергии на самом деле заключается в её разложении на водород ($H_2$) и кислород ($O_2$) с помощью процесса, называемого электролизом.

Химическая реакция электролиза выглядит так:
$2H_2O(ж) + \text{Энергия} \rightarrow 2H_2(г) + O_2(г)$

Полученный в результате этого процесса водород ($H_2$) и есть настоящее топливо. Его можно использовать двумя основными способами: сжигать в двигателях внутреннего сгорания или, что более эффективно и экологично, использовать в топливных элементах для прямого преобразования химической энергии в электрическую. В обоих случаях единственным продуктом реакции является чистая вода.

Реакция горения водорода (или его окисления в топливном элементе):
$2H_2(г) + O_2(г) \rightarrow 2H_2O(г) + \text{Энергия}$

Таким образом, вода выступает не как источник энергии, а как её носитель или аккумулятор. Ключевой вопрос заключается в том, откуда брать энергию для самого процесса электролиза.

Если для получения водорода из воды использовать электроэнергию, выработанную на тепловых электростанциях (сжигающих уголь или газ), то такой способ не решает проблему выбросов парниковых газов, а лишь переносит их с транспорта на электростанции, при этом общие потери энергии в цикле делают его неэффективным.

Однако, если для электролиза использовать «чистую» энергию из возобновляемых источников (солнечные, ветряные, гидроэлектростанции), то водород становится по-настоящему экологически чистым топливом. Он позволяет эффективно накапливать избыточную энергию, например, от солнечных панелей днем или ветряков в ветреную погоду, и использовать её позже по мере необходимости.

Несмотря на перспективы, на пути к водородной энергетике стоят серьезные проблемы: высокая стоимость производства водорода путем электролиза, а также сложности с его безопасным хранением и транспортировкой (требуется либо высокое давление, либо сверхнизкие температуры для сжижения) и отсутствие необходимой инфраструктуры.

Ответ: Утверждение неверно в своей прямой трактовке. Вода сама по себе не является топливом, так как она представляет собой стабильное соединение (оксид водорода) и не может выделять энергию при горении. Однако вода является практически неисчерпаемым сырьем для получения водорода ($H_2$) — высокоэнергетического и экологически чистого топлива, при сгорании которого образуется снова вода. Поэтому вода рассматривается не как прямое топливо, а как возобновляемый источник для производства водородного топлива. Эффективность и экологичность этого процесса полностью зависят от источника энергии, используемого для разложения воды. Корректнее было бы сказать: «Водород, получаемый из воды с помощью возобновляемых источников энергии, — одно из перспективных топлив будущего».