Номер 5, страница 35 - гдз по физике 8 класс учебник Хижнякова, Синявина

Глава 2. Внутренняя энергия. Первый закон термодинамики. Параграф 9. Энергия топлива. Удельная теплота сгорания топлива. Вопросы - номер 5, страница 35.

Условие.

5. Котельные, отапливающие жилые дома, могут работать на торфе, каменном угле, природном газе. Используя таблицу 3, ответьте на следующие вопросы: а) какая из них при одинаковых климатических условиях

Таблица 3

Удельная теплота сгорания некоторых видов топлива

Топливо	$q, 10^7$ Дж/кг	Топливо	$q, 10^7$ Дж/кг
Водород	1,2	Древесный уголь	3,4
Бензин	4,6	Спирт	2,7
Нефть	4,4	Каменный уголь	2,7
Природный газ	4,4	Дрова сухие	1

за месяц израсходует больше топлива; б) какое топливо в меньшей степени загрязняет природную среду?

Решение.

а)

Дано:

Из таблицы 3 для видов топлива, упомянутых в задаче:
Удельная теплота сгорания каменного угля $q_{ку} = 2,7 \cdot 10^7$ Дж/кг.
Удельная теплота сгорания природного газа $q_{пг} = 4,4 \cdot 10^7$ Дж/кг.
Для отопления домов в одинаковых климатических условиях требуется одинаковое количество теплоты $\text{Q}$.

Найти:

Какое топливо будет израсходовано в большем количестве (по массе).

Решение:

Количество теплоты $\text{Q}$, которое выделяется при полном сгорании топлива массой $\text{m}$, определяется по формуле: $Q = q \cdot m$ где $\text{q}$ — удельная теплота сгорания топлива.
Чтобы найти массу топлива, необходимого для получения количества теплоты $\text{Q}$, выразим $\text{m}$ из формулы: $m = \frac{Q}{q}$
По условию задачи, количество теплоты $\text{Q}$, необходимое для отопления, одинаково для всех котельных. Из формулы видно, что масса необходимого топлива $\text{m}$ обратно пропорциональна его удельной теплоте сгорания $\text{q}$. Это означает, что чем меньше удельная теплота сгорания топлива, тем большую массу этого топлива потребуется сжечь для получения того же количества теплоты.
Сравним значения удельной теплоты сгорания для каменного угля и природного газа из таблицы: $q_{ку} = 2,7 \cdot 10^7$ Дж/кг
$q_{пг} = 4,4 \cdot 10^7$ Дж/кг
Поскольку $q_{ку} < q_{пг}$, для получения одинакового количества теплоты потребуется большая масса каменного угля.
В условии также упоминается торф, данных по которому в таблице нет. Удельная теплота сгорания торфа обычно составляет около $1,4 \cdot 10^7$ Дж/кг, что меньше, чем у каменного угля. Следовательно, торфа потребовалось бы еще больше.
Таким образом, из сравниваемых видов топлива больше всего будет израсходовано то, у которого наименьшая удельная теплота сгорания.

Ответ: Из указанных в условии видов топлива, для которых есть данные в таблице, больше всего будет израсходовано каменного угля, так как его удельная теплота сгорания ниже, чем у природного газа.

б)

Степень загрязнения окружающей среды при сжигании топлива зависит от его химического состава и полноты сгорания.

• Природный газ (в основном метан $CH_4$) считается самым экологически чистым ископаемым топливом. При его сгорании образуется в основном углекислый газ и водяной пар, а выбросы вредных веществ, таких как диоксид серы ($SO_2$), оксиды азота ($NO_x$) и твердые частицы (сажа, зола), минимальны из-за высокой чистоты топлива.
• Каменный уголь и торф являются твердыми видами топлива и содержат, помимо углерода, значительное количество негорючих минеральных примесей (образующих золу) и серу. При их сжигании в атмосферу выбрасывается большое количество сажи, золы, а также диоксид серы, который является причиной кислотных дождей. Поэтому они считаются значительно более "грязными" видами топлива по сравнению с природным газом.

Таким образом, из трёх перечисленных видов топлива наименьший вред окружающей среде наносит природный газ.

Ответ: В меньшей степени природную среду загрязняет природный газ.