Номер 8, страница 72 - гдз по физике 8 класс учебник Кронгарт, Насохова

8. Почему у тепловых двигателей нет будущего?

8. Утверждение о том, что у тепловых двигателей нет будущего, основывается на нескольких их фундаментальных недостатках, которые становятся все более критичными в современном мире.

Во-первых, это низкая эффективность. Согласно второму закону термодинамики, КПД (коэффициент полезного действия) любого теплового двигателя ограничен так называемым циклом Карно. Максимально возможный КПД определяется формулой: $ \eta_{max} = \frac{T_{нагр} - T_{хол}}{T_{нагр}} = 1 - \frac{T_{хол}}{T_{нагр}} $, где $T_{нагр}$ – абсолютная температура нагревателя (например, сгорающего топлива), а $T_{хол}$ – абсолютная температура холодильника (окружающей среды). На практике реальный КПД двигателей внутреннего сгорания (ДВС) составляет всего 20–40%. Это означает, что более 60% энергии, заключенной в топливе, бесполезно рассеивается в виде тепла в атмосфере.

Во-вторых, это экологический вред. Большинство тепловых двигателей работают на ископаемом топливе (бензин, дизель, уголь, природный газ). При его сжигании в атмосферу выбрасываются огромные объемы углекислого газа ($CO_2$), который является основной причиной парникового эффекта и глобального изменения климата. Кроме того, в выхлопах содержатся и другие вредные вещества: оксиды азота ($NO_x$), оксиды серы ($SO_x$), сажа и угарный газ ($CO$), которые приводят к смогу, кислотным дождям и серьезным заболеваниям у людей.

В-третьих, это исчерпаемость ресурсов. Ископаемые виды топлива являются невозобновляемыми природными ресурсами. Их запасы на планете ограничены, и при текущих темпах потребления они будут исчерпаны в обозримом будущем. Зависимость от них также создает геополитическую напряженность и экономическую нестабильность.

Наконец, активно развиваются и внедряются более совершенные альтернативы. Электродвигатели, используемые в электромобилях, имеют КПД свыше 90% и не производят вредных выбросов в месте эксплуатации. При использовании электроэнергии, полученной из возобновляемых источников (солнечной, ветровой, гидроэнергетики), они становятся практически полностью экологически чистыми. Водородные топливные элементы, производящие электричество в результате реакции водорода с кислородом и выделяющие только воду, также являются перспективной заменой ДВС. Эти технологии предлагают решение ключевых проблем, связанных с тепловыми двигателями, и поэтому их вытеснение является лишь вопросом времени.

Ответ: У тепловых двигателей нет будущего из-за их низкой эффективности (ограниченной законами термодинамики), сильного загрязнения окружающей среды (выбросы $CO_2$ и токсичных веществ), зависимости от исчерпаемых ископаемых видов топлива, а также из-за активного развития и внедрения более эффективных и экологически чистых альтернатив, таких как электродвигатели и водородные топливные элементы.