Номер 1, страница 90 - гдз по физике 8 класс учебник Громов, Родина

Глава 2. Изменение агрегатных состояний вещества. Параграф 23. Тепловые машины и экология. Вопросы - номер 1, страница 90.

Условие.

1. Какое отрицательное воздействие оказывают тепловые машины на экологию?

Решение.

1. Какое отрицательное воздействие оказывают тепловые машины на экологию?

Тепловые машины, работающие преимущественно на сжигании ископаемого топлива (угля, нефти, природного газа), оказывают значительное отрицательное воздействие на экологию по нескольким направлениям:
- Загрязнение атмосферы. С продуктами сгорания в атмосферу выбрасываются огромные объемы вредных веществ. Углекислый газ ($CO_2$) является основным фактором, усиливающим парниковый эффект и ведущим к глобальному изменению климата. Оксиды серы ($SO_2$) и азота ($NO_x$) вступают в реакцию с атмосферной влагой, образуя кислоты, которые выпадают на землю в виде кислотных дождей, нанося вред лесам, водоемам и почве. Также в атмосферу попадают угарный газ ($\text{CO}$), сажа, соединения свинца и другие токсичные вещества, которые вызывают смог и опасны для здоровья живых организмов.
- Тепловое загрязнение. Любая тепловая машина по принципу своей работы отдает часть полученной от нагревателя энергии холодильнику, которым обычно является окружающая среда. Например, тепловые и атомные электростанции используют для охлаждения воду из рек и озер, сбрасывая ее обратно подогретой. Это приводит к повышению температуры водоемов, что снижает содержание растворенного в воде кислорода и губительно сказывается на водных экосистемах.
- Истощение невозобновляемых ресурсов. Основные виды топлива для тепловых машин — нефть, уголь и газ — являются невозобновляемыми природными ресурсами. Их интенсивное использование ведет к быстрому истощению мировых запасов.
- Шумовое загрязнение. Работа двигателей транспорта и промышленных установок создает высокий уровень шума, который негативно влияет на здоровье людей и животных.

Ответ: Тепловые машины являются источником загрязнения атмосферы (выбросы парниковых газов, веществ, вызывающих кислотные дожди и смог), теплового загрязнения водоемов и атмосферы, шумового загрязнения, а также способствуют истощению невозобновляемых ископаемых видов топлива.

2. Каковы способы уменьшения отрицательного влияния тепловых машин на экологию?

Для снижения негативного воздействия тепловых машин на окружающую среду разрабатываются и применяются различные технологические и организационные подходы:
- Повышение коэффициента полезного действия (КПД). Увеличение эффективности тепловых машин позволяет получать то же количество полезной работы при меньшем расходе топлива. Это напрямую снижает количество вредных выбросов. Согласно формуле для КПД идеального теплового двигателя $\eta = 1 - \frac{T_{холод}}{T_{нагрев}}$, эффективность можно повысить, увеличивая температуру нагревателя ($T_{нагрев}$) или понижая температуру холодильника ($T_{холод}$), что достигается за счет новых материалов и усовершенствованных конструкций.
- Использование систем очистки выбросов. На автомобилях устанавливаются каталитические нейтрализаторы выхлопных газов, которые превращают оксиды азота, угарный газ и несгоревшие углеводороды в безвредные азот, углекислый газ и воду. На трубах промышленных предприятий и ТЭС монтируются специальные фильтры (например, электростатические) и скрубберы для улавливания твердых частиц, диоксида серы и других загрязнителей.
- Переход на экологически чистые виды топлива. Использование видов топлива, при сгорании которых образуется меньше вредных веществ. Например, природный газ чище угля и мазута. Перспективными являются биотопливо (из растительного сырья) и водород, продуктом сгорания которого является только вода.
- Развитие альтернативной энергетики и электротранспорта. Постепенная замена тепловых машин на установки, использующие возобновляемые источники энергии (солнце, ветер, вода), а также массовый переход на электромобили, которые не производят выбросов в месте эксплуатации.
- Когенерация. Комбинированное производство электрической и тепловой энергии на теплоэлектроцентралях (ТЭЦ). При этом отработанное тепло, которое на обычных электростанциях просто выбрасывается в окружающую среду, используется для отопления жилых и промышленных зданий. Это значительно повышает общую эффективность использования топлива.

Ответ: Способы уменьшения отрицательного влияния тепловых машин включают: повышение их КПД, установку систем очистки выбросов, переход на более чистые виды топлива (природный газ, водород), развитие альтернативной энергетики и электротранспорта, а также использование сбросного тепла для отопления (когенерация).