Профтехосвіта
  • slides
  • slides
  • slides
  • slides

Розвиток теплоенергетики. Екологічні проблеми.

                                         ФІЗИКА 

ТЕМА: Розвиток теплоенергетики.Екологічні проблеми.

1. Оборотні та необоротні процеси

Багато які механічні процеси бувають оборотними, тобто можуть протікати в обох напрямах у часі. Гарним прикладом оборотного процесу є коливання вантажу на нитці або на пружині, коли амплітуда коливань практично не змінюється.

Однак, далеко не всі механічні процеси зворотні. Наприклад, якщо штовхнути брусок, що лежить на столі, то він якийсь час буде рухатися по столу, набираючи швидкість, а потім зупиниться. Цей процес необоротний, тобто він може протікати тільки в одному напрямі в часі. У цьому випадку «кіно навпаки» буде схоже на диво: брусок, що лежить на столі, раптом сам зрушить з місця і почне ковзати по столу, набираючи швидкість.

Приклад незворотного процесу в теплових явищах — теплопередача. Якщо привести в контакт два тіла з різною температурою, їх температури почнуть вирівнюватися. Ніхто і ніколи не спостерігав, щоб при теплопередачі гаряче тіло ставало б ще гарячішим, а холодне охолоджувалося до більш низької температури. Але ж при такому нереальному процесі закон збереження енергії теж не порушувався б: адже сумарна внутрішня енергія обох тіл залишалася б незмінною.

Отже, ми бачимо, що закон збереження енергії (перший закон термодинаміки) не визначає напрями процесу в часі.

2. Другий закон термодинаміки

Закон, який визначає напрям процесів у часі, називається другим законом термодинаміки. Його вперше сформулював Карно. Ми наведемо формулювання цього закону, яке дав німецький фізик Клаузіус в середині 19-го століття.

У цьому формулюванні другий закон термодинаміки говорить, що неможливий процес, єдиним результатом якого була б передача теплоти від холодного тіла до гарячого.

Двигун, який міг би працювати тільки за рахунок охолодження холодного тіла, називають «вічним двигуном другого роду». Якби такий двигун можна було побудувати, це вирішило б усі енергетичні проблеми людства. Достатньо було б охолоджувати воду світового океану. Однак, як ми бачимо, другий закон термодинаміки стверджує, що такий двигун неможливий (хоча його існування і не суперечить закону збереження енергії).

3. Енергетична криза

Енергетична криза — це явище, яке виникає коли попит на енергоносії значно вищий за їх пропозиції.

Як же можна узгодити енергетичну кризу з законом збереження енергії: адже якщо енергія зберігається, як її може бракувати?

Енергетична криза полягає не просто в нестачі енергії, а в нестачі енергії, придатної для перетворення на механічну енергію.

Наприклад, ми бачили, що під час роботи теплових двигунів відбувалося певне перетворення хімічної енергії палива на механічну енергію. Це перетворення енергії є незворотним, а запаси палива на нашій планеті неухильно зменшуються. Наприклад, розвіданих запасів нафти з теперішніми темпами її використання вистачить усього на декілька десятиліть.

Таким чином, енергетична криза є наслідком незворотності процесів, що відбуваються в природі та техніці.

4. Екологічна криза

Екологічна криза являє собою свого роду порушення рівноваги в природних системах, між їх складовими частинами: водою, повітрям, ґрунтом, тваринним і рослинним світами, людиною та її діяльністю. Оскільки в природі все взаємопов’язано, порушення одного компонента (наприклад, виснаження водних запасів) веде до зміни інших (висушування і похолодання клімату, зміни ґрунтів та видового складу організмів).

У такій ситуації виникає дисбаланс між можливостями природи і потребами людини, що неминуче призводить до загострення взаємовідносин у суспільстві. Особливо різко зросло навантаження на навколишнє середовище в другій половині XX століття.

У взаємовідносинах між суспільством і природою відбувся якісний стрибок, коли в результаті різкого збільшення чисельності населення, інтенсивної індустріалізації нашої планети, господарські навантаження почали повсюдно перевищувати здатність екологічних систем до самоочищення і регенерації. Внаслідок цього порушився природний кругообіг речовин  У всіх теплових двигунах в якості холодильника врешті-решт використовується навколишнє середовище (атмосферне повітря і вода відкритих водойм). У результаті відбувається підвищення температури довкілля, назване «теплове забруднення». Теплове забруднення посилюється тим, що під час згорання величезної кількості палива підвищується концентрація вуглекислого газу в земній атмосфері, а за великої концентрації вуглекислого газу атмосфера не «випускає» в космічний простір теплове випромінювання нагрітої Сонцем поверхні Землі. У результаті виникає «парниковий ефект», тобто температура підвищується ще більше.

Екологічна проблема сучасного світу не лише гостра, але і багатогранна. Вона існує практично в усіх галузях матеріального виробництва (особливо в сільському господарстві, хімічній промисловості, чорної та кольорової металургії, атомній енергетиці).

5. Охорона навколишнього середовища

Отже, за отримання корисних і сильних помічників — теплових двигунів — людям доводиться досить дорого платити. Наприклад, вдихати автомобільні вихлопи під час прогулянок по місту.

Щоб зменшити негативні наслідки роботи теплових двигунів, діють за таким принципом: з одного боку, удосконалюють ці двигуни-мотелі, підвищуючи їх ККД і зменшуючи викид шкідливих речовин; з іншого боку — використовують енергозберігаючі технології, до розвитку яких особливо сильно підштовхнула енергетична криза.

Наприклад, у країнах, де ці технології розробляються вже протягом десяти років, споживання енергії на виробництві тієї ж самої продукції в декілька разів нижче, ніж у країнах, які тільки зараз починають приділяти увагу енергозберігаючим технологіям.

Відповісти на питання ПИСЬМОВО.

1. Наведіть приклади оборотних процесів.

2. Наведіть приклади необоротних процесів.

3. Чи впливають теплові двигуни на навколишнє середовище?

4. Чим зумовлена екологічна криза?


Коментарі закриті.

Профтехосвіта

АДРЕСА ЛІЦЕЮ:
80316 м. Рава-Руська,
вул. 1-го Листопада, 6
Тел: 43-149
Email: rrlicey@ukr.net