Номер 1, страница 106 - гдз по физике 8 класс учебник Закирова, Аширов

1. Какие экологические проблемы вызваны использованием тепловых двигателей?

Использование тепловых двигателей, в первую очередь двигателей внутреннего сгорания и паровых турбин на тепловых электростанциях, связано с рядом серьезных экологических проблем, так как их работа в подавляющем большинстве случаев основана на сжигании ископаемого топлива.

Загрязнение атмосферы

При сжигании топлива в атмосферу выбрасывается большое количество вредных веществ.

- Углекислый газ ($CO_2$): является основным продуктом сгорания любого углеводородного топлива (бензина, дизеля, природного газа, угля). Хотя он не токсичен, его накопление в атмосфере является главной причиной парникового эффекта. Пример реакции полного сгорания октана (компонент бензина): $2C_8H_{18} + 25O_2 \rightarrow 16CO_2 + 18H_2O$.

- Оксиды азота ($NO_x$): образуются при высоких температурах в камере сгорания из азота и кислорода воздуха ($N_2 + O_2 \rightarrow 2NO$). Они способствуют образованию смога и кислотных дождей, а также являются токсичными для человека.

- Оксиды серы ($SO_x$): образуются при сжигании топлива, содержащего серу (в основном, уголь и мазут). Являются основной причиной кислотных дождей, которые наносят вред лесам, водоемам и разрушают здания. Реакция образования серной кислоты в атмосфере: $SO_3 + H_2O \rightarrow H_2SO_4$.

- Угарный газ ($CO$): продукт неполного сгорания топлива. Это ядовитый газ, который опасен для живых организмов, так как блокирует перенос кислорода кровью.

- Твердые частицы (сажа): мелкие частицы углерода и других веществ, которые образуются при неполном сгорании, особенно в дизельных двигателях. Они проникают в легкие и могут вызывать респираторные и сердечно-сосудистые заболевания.

Ответ: Использование тепловых двигателей приводит к выбросу в атмосферу углекислого и угарного газов, оксидов азота и серы, а также твердых частиц, что вызывает смог, кислотные дожди и является прямой угрозой для здоровья человека и состояния экосистем.

Парниковый эффект и глобальное изменение климата

Накопление в атмосфере парниковых газов, в первую очередь углекислого газа ($CO_2$) от сжигания топлива, усиливает парниковый эффект. Эти газы свободно пропускают солнечное излучение к поверхности Земли, но задерживают тепловое (инфракрасное) излучение, идущее от нее. Это приводит к постепенному повышению средней температуры на планете — глобальному потеплению. Последствиями являются таяние ледников и вечной мерзлоты, повышение уровня Мирового океана, увеличение частоты и интенсивности экстремальных погодных явлений (засух, наводнений, ураганов).

Ответ: Выбросы $CO_2$ от тепловых двигателей являются ключевым фактором, усиливающим парниковый эффект и вызывающим глобальное изменение климата со всеми его негативными последствиями.

Тепловое загрязнение

Согласно второму закону термодинамики, ни один тепловой двигатель не может преобразовать всю полученную теплоту в полезную работу. Значительная часть энергии (для автомобильных двигателей — до 60–75%) теряется и выбрасывается в окружающую среду в виде тепла. Тепловые и атомные электростанции используют для охлаждения своих турбин огромные объемы воды из рек и озер. Возврат нагретой воды в водоемы приводит к повышению их температуры. Это снижает содержание растворенного кислорода, что губительно для многих видов рыб и водных организмов, и способствует цветению сине-зеленых водорослей.

Ответ: Тепловые двигатели выбрасывают большое количество остаточного тепла, что приводит к тепловому загрязнению атмосферы и водоемов, нарушая баланс водных экосистем.

Шумовое загрязнение

Работа многих тепловых двигателей, особенно двигателей внутреннего сгорания в автомобилях, самолетах и строительной технике, сопровождается высоким уровнем шума. В больших городах шум от транспортных потоков является одним из главных стрессовых факторов для человека. Шумовое загрязнение негативно влияет на нервную и сердечно-сосудистую системы, вызывает нарушения сна и снижение слуха. Также оно наносит вред животному миру, нарушая их коммуникацию, навигацию и поведение.

Ответ: Работа тепловых двигателей создает высокий уровень шума, который является значительной экологической проблемой в городах и оказывает вредное воздействие на здоровье людей и дикую природу.

Истощение невозобновляемых ресурсов

Подавляющее большинство тепловых двигателей работает на ископаемом топливе — нефти, природном газе и угле. Эти ресурсы являются невозобновляемыми, их запасы на планете ограничены. Интенсивное использование тепловых двигателей в транспорте, промышленности и энергетике ведет к быстрому истощению этих ресурсов, что в будущем может привести к энергетическому кризису. Кроме того, добыча и транспортировка ископаемого топлива также сопряжены с серьезными экологическими рисками, такими как разливы нефти и разрушение природных ландшафтов.

Ответ: Массовое использование тепловых двигателей приводит к быстрому истощению ограниченных запасов ископаемого топлива, создавая угрозу энергетической безопасности и усугубляя экологические проблемы, связанные с их добычей.