Народна Освіта » Фізика » § 17. Екологічні проблеми використання теплових машин

НАРОДНА ОСВІТА

§ 17. Екологічні проблеми використання теплових машин

Вплив теплових машин на довкілля

Шляхи зменшення наслідків негативного впливу використання теплових машин

ВПЛИВ ТЕПЛОВИХ МАШИН НА ДОВКІЛЛЯ. Зростання потреби людства в енергоносіях прискорює бурхливий розвиток теплоенергетики. Одним із найважливіших недоліків використання теплових машин є забруднення навколишнього середовища. Теплові двигуни різної конструкції, використовувані на автомобільному залізничному, повітряному, морському транспорті та в ракетобудуванні, спричиняють хімічне, фізичне, теплове та шумове забруднення навколишнього середовища.

Сучасні надпотужні теплові електростанції спалюють мільйони тонн кам’яного вугілля та мільярди кубометрів природного газу щороку. При цьому в повітря викидаються шкідливі речовини,

навіть попри багатоступеневі системи очистки димових відходів (рис. 17.1).

Наприклад, під час роботи теплових електростанцій у повітря викидаються оксиди сірки, азоту, фтористі сполуки, чадний газ, метан, етилен, п’ятиокис ванадію. Одна теплова електростанція за рік викидає в атмосферу більше трьох тисяч тонн оксидів сірки та майже дві тисячі тонн оксидів азоту. Більшість цих речовин є токсичними й негативно впливають на довкілля. Змішуючись із водою у хмарах, вони випадають згодом у вигляді кислотних дощів. Величезних втрат від кислотних опадів зазнають щороку країни Європи та Америки через знищення хвойних лісів, зниження врожайності зернових культур.

Значну частку шкідливих викидів у атмосферу становлять продукти роботи двигунів внутрішнього згоряння. Особливо сильно забруднюють атмосферу реактивні двигуни літаків і ракет. Викидаються шкідливі речовини в атмосферу й під час роботи котлів опалювальних систем.

Теплові двигуни, спалюючи органічне паливо (вугілля, газ, нафту), поступово вичерпують природні ресурси, отримані людством від попередніх геологічних епох.

Із розвитком теплової енергетики вчені пов’язують теплове забруднення атмосфери й так зване глобальне потепління. Холодильником для теплових двигунів є атмосфера, куди передається «відпрацьоване» тепло. Крім того, до атмосфери потрапляють дуже дрібні частинки викидів, які зависають у ній і відбивають теплові промені, що випромінюються земною поверхнею. Відбувається так званий парниковий ефект, у результаті якого підвищується температура атмосфери, що виявляється у змінах клімату з непередбачуваними наслідками.

Деякі види теплових двигунів викидають в атмосферу речовини, що зумовлюють, наприклад, зменшення товщини озонового шару, який захищає все живе на Землі від ультрафіолетового випромінювання Сонця.

Не менш актуальним є й шумове забруднення. Робота теплових двигунів супроводжується шумами, які негативно впливають на біологічні об’єкти.

Тому перед людством, зокрема в останні десятиріччя, постають глобальні екологічні проблеми, розв’язання яких потребує усунення шкідливих чинників дії теплових машин.

ШЛЯХИ ЗМЕНШЕННЯ НАСЛІДКІВ НЕГАТИВНОГО ВПЛИВУ ВИКОРИСТАННЯ ТЕПЛОВИХ МАШИН. Виокремлюють два основних напрями зменшення негативного впливу використання теплових машин на довкілля. Перший пов’язаний з удосконаленням технологій виготовлення та експлуатації теплових машин, що працюють на традиційних джерелах теплової енергії, тобто на органічному паливі. Зокрема, підвищення ККД теплових машин, створення та використання сучасних багатоступеневих систем фільтрації шкідливих викидів, які утворюються в процесі їхньої роботи, перехід на більш екологічно чисті види органічного палива (природний газ, спирт, водень).

Перспективним напрямом є поступова відмова від використання теплових машин на традиційних джерелах палива та запровадження новітніх технологій прямого перетворення теплової енергії в електричну. Наприклад, заміна теплових двигунів електричними, використання екологічно чистих джерел енергії (води, сонця, вітру), розвиток геотермальної енергетики.

Сьогодні в Україні, як і в усьому світі, активно розвивається альтернативна, або відновлювальна, енергетика. Щороку на сонячних електростанціях виробляється понад 500 млн кВт · год електричної енергії. Популярності набувають сонячні міні-елек-тростанції, які забезпечують електроенергією окремі домогоспо-дарства та постачають її надлишок державі (рис. 17.2).

Потужність Новоазовської вітрової електростанції (с. Безіменне на узбережжі Азовського моря) становить 107,5 МВт (рис. 17.3).

 

Одним із найперспективніших напрямів розвитку теплової енергетики є використання геотермальної енергії. Сучасні тепло-системи дають можливість використовувати теплову енергію, акумульовану в надрах земної кулі, як для виробництва електричної енергії, так і для опалення, гарячого водопостачання, поверхневого охолодження.

Геотермальні електростанції розміщують близько до вулканічного кратера, де магма максимально підходить до земної кори. У спеціальних свердловинах розташовують турбіни, які працюють за рахунок величезної температури та тиску магми й генерують електричний струм. Робочим елементом геотермальної електростанції є також металеві труби з водою, занурені близько до поверхні магми, температура якої становить майже 450 °С. Вода перетворюється на пару та подається до парових турбін, що обертають генератори.

Поширення набувають геотермальні теплові насоси побутового призначення. Вони використовують геотермальну енергію для опалення приміщень, нагрівання води, кондиціювання повітря. В умовах, коли глибоке буріння неможливе, застосовують так звані геотермальні енергетичні кошики (рис. 17.4).

Геотермальні енергетичні кошики призначені для експлуатації на глибині від 4 до 5 м. За рахунок сезонного перепаду температури ґрунту в 7—13 °С, який є ідеальним джерелом енергії для теплового насосу, енергетичні кошики використовують як ви-сокопотенційне джерело природного охолодження. Україна має

значні записи геотермальної енергії. Геотермальні ресурси теплоенергетичних вод становлять майже 27,3 млн м3/добу, а їхній теплоенергетичний потенціал еквівалентний 12 млн тонн умовного палива або близько 10 млрд м3 природного газу. Перспективними районами для розвитку вітчизняної геотермальної енергетики є Крим, Керченський півострів, Львівська та Закарпатська області, Дніпрово-Донецька западина, на території якої розташовані Чернігівська, Полтавська, Харківська, Луганська області.

Однією з важливих проблем використання геотермальної енергії є утилізація відпрацьованої води. Оскільки вона містить велику кількість солей токсичних металів (наприклад, бору, свинцю, цинку, кадмію, миш’яку) і хімічних сполук (аміаку, фенолів), термальні води не можна скидати у природні водні системи.

Головне в цьому параграфі_

Одним із найважливіших недоліків використання теплових машин є забруднення навколишнього середовища.

Основними видами забруднення навколишнього середовища, пов’язаними з використанням теплових машин, є хімічне, фізичне, теплове, шумове забруднення.

До шляхів зменшення наслідків негативного впливу роботи теплових машин належать удосконалення технологій їх виготовлення та експлуатації, підвищення ККД, створення та використання сучасних багатоступеневих систем фільтрації шкідливих викидів, що утворюються в процесі роботи теплових машин, перехід на більш екологічно чисті види органічного палива (природний газ, спирт, водень), запровадження новітніх технологій прямого перетворення тепла в електричну енергію, заміна за можливістю теплових двигунів електричними, використання екологічно чистих джерел енергії (води, сонця, вітру), розвиток геотермальної енергетики.

Запитання для самоперевірки_

1.    Як впливають на довкілля теплові машини?

2.    Які шкідливі речовини викидаються в атмосферу в процесі роботи теплових електростанцій?

3.    Які основні шляхи зменшення негативного впливу використання теплових машин?

4.    Як розвивається відновлювальна енергетика в Україні?

5.    Які проблеми, пов’язані з використанням нових видів екологічно чистих джерел енергії, постають перед енергетикою?

ВЧИМОСЯ РОЗВ’ЯЗУВАТИ ФІЗИЧНІ ЗАДАЧІ НА ТЕПЛОВІ МАШИНИ РАЗОМ

Для вправного розв’язування фізичних задач із теми «Теплові машини» зверніть увагу на основний навчальний матеріал параграфів 1—17, зокрема рубрику «Головне в цьому параграфі», та повторіть основні закони і формули.

Вам також стануть у пригоді знання, набуті під час вивчення попередніх тем (внутрішня енергія та способи її зміни, розрахунок кількості теплоти, отриманої та відданої тілом, рівняння теплового балансу тощо), а також із таких тем курсу фізики сьомого класу, як «Робота», «Потужність», «Тиск».

Зверніть увагу, що для опису теплових процесів, які відбуваються під час роботи теплових двигунів, важливе коректне застосування закону збереження повної енергії (насамперед варто враховувати ту особливість, що закон виконується в замкнутих теплоізольованих системах).

Якщо для розв’язування задачі потрібні значення питомих теплоємностей, питомої теплоти пароутворення, конденсації, плавлення, кристалізації або згоряння речовин, зверніться до відповідних параграфів підручника та використайте таблиці. Якщо в них немає необхідних даних, зверніться до інших джерел. У таблицях значення можуть подаватися з використанням префіксів (наприклад, КДж, або МДж), враховуйте це під час обчислень.

Оскільки під час розв’язування задач з цієї теми вам потрібно буде складати рівняння теплового балансу та розв’язувати їх, будьте уважними, складаючи пропорції та визначаючи з них фізичні величини. Бажано спочатку вивести кінцеву формулу, а вже потім виконувати обчислення. Це зменшить похибки обчислень, наприклад, під час округлень.

Обов’язково проаналізуйте отриманий результат. Зверніть увагу, чи мають одержані величини фізичний зміст (наприклад, потрібно пам’ятати, що ККД будь-якого теплового двигуна не може дорівнювати або перевищувати 100 %. Крім того, ККД поршневих двигунів внутрішнього згоряння, як правило, не перевищує 40 %). Це дасть можливість вчасно помітити помилку та виправити її.

Бажано переходити до розрахункових фізичних задач вищого рівня складності після розв’язування та перевірки простіших задач, а також якісних та експериментальних задач, які пропонуються у підручнику. Це допоможе глибше усвідомити фізичний зміст явищ та процесів, які розглядаються в задачах на теплові машини, та дібрати найоптимальніший варіант їх розв’язування.

Оформлюйте задачі в зошиті згідно з правилами. Основні етапи розв’язування розрахункової фізичної задачі потрібно записувати з відповідними коментарями, що дасть можливість самоконтролю та повнішого оцінювання вчителем.

Задача 1. Яку масу нафти треба спалити в котельній установці з коефіцієнтом корисної дії 60 %, щоб 4,4 т води, яка надходить із водопроводу при 7 °С, нагріти до 100 °С і 10 % всієї води перетворити при 100 °С на пару?

Задача 2. Яку масу коксу потрібно спалити, щоб 10 т чавуну, взятого при температурі 10 °С, переплавити в печі, ККД якої 20 %? Температура плавлення чавуну 1160 °С; теплоємність 460 Дж/(кг · °С); питома теплота плавлення 140 000 Дж/кг; питома теплота згоряння коксу 29 МДж/кг.

Задача 3. Холодильник, що споживає потужність 20 кВт, охолодив до нуля градусів Цельсія 200 кг продуктів, узятих при температурі 20 °С. Питома теплоємність продуктів 2500 Дж/кг-°С. За який час виконана ця робота, якщо холодильник виділив у приміщення 70 МДж теплоти? Теплоємністю холодильника можна знехтувати.

Розв’язок

Двигун холодильника виконує роботу А = Ρτ. а рахунок цієї роботи від холодильної шафи відбирається кількість теплоти Q1 =cmt,е с — питома теплоємність продуктів. Кількість теплоти, виділена в кімнату, за законом збереження енергії дорівнюватиме

ВИКОНУЄМО НАВЧАЛЬНИЙ ПРОЕКТ РАЗОМ.

Шановні друзі! Ви ознайомилися з особливостями перебігу теплових процесів та їх використанням у техніці. Досягнення фізики в цій галузі дали можливість людству створити різноманітні теплові машини, які широко застосовуються в побуті та техніці. Разом із розвитком науково-технічного процесу виникла необхідність розв’язання важливих проблем, пов’язаних із ефективним використанням теплової енергії, розробленням енергозберігаючих технологій та зменшенням негативного впливу теплових машин на екологію.

Пропонуємо вам спробувати використати набуті знання з розділу «Теплові явища» у процесі виконання навчальних проектів і запропонувати власні способи розв’язання екологічних проблем теплоенергетики та теплокористування, запровадження енергоощадних технологій, ефективного використання теплових машин.

Наведемо основні питання, які можуть бути розвинені у проекті.

1. Холодильні машини. З підручника ви дізналися, що теплові машини поділяються на два основних типи: теплові двигуни та холодильні установки. За звичайних умов теплота самочинно не може переходити від менш нагрітих до більш нагрітих тіл. Для того щоб теплоту або внутрішню енергію від менш нагрітого тіла передати більш нагрітому тілу, потрібно виконати роботу. З цією метою використовують спеціальні пристрої — холодильні машини, або холодильники.

У холодильних машинах енергія передається від одного до іншого тіла за рахунок витрат енергії третього тіла, тоді як теплові двигуни виконують роботу за рахунок внутрішньої енергії палива. Тобто холодильна машина працює за принципом, зворотним до принципу дії теплового двигуна (рис. 1).

 

Найпоширенішими холодильними машинами в побуті та на виробництві є парокомпресорні холодильники, де робочим тілом, що охолоджується, є зріджені гази (в рідкому стані киплять за температури від -15 до -20 °С і нижче).

У старих моделях холодильників використовували аміак або фреон.

У сучасних холодильних установках застосовують спеціальні суміші більш екологічно чистих газів.

Сьогодні поширені холодильники нового покоління із системою «Без інею» («No frost»), яка

запобігає утворенню інею на внутрішніх робочих поверхнях і необхідності ручного розморожування. У таких холодильниках випаровувачі розміщують у нижній чи верхній частині морозильної камери або за нею. За допомогою турбіни (потужного вентилятора) забезпечується циркуляція повітря, яке охолоджується випаровувачем та по спеціальних повітряних каналах подається в морозильну та холодильну камери.

У побутових холодильниках підтримується температура від 0 до -6 °С, у морозильних камерах — до -20 °С, а у великих промислових холодильниках — до -40 t3C. Для отримання низьких температур у лабораторних умовах як охолоджувач використовують рідкий гелій, що за нормального атмосферного тиску кипить при температурі -269 °С (4 К).

Одним із поширених сьогодні видів холодильних машин є кондиціонери. Вони працюють за принципом холодильної машини й використовуються для охолодження повітря.

Сучасні кондиціонери мають різні розміри та функціональне призначення. Вони застосовуються в побуті та на виробництві. Поширення набувають мобільні кондиціонери, які не потребують встановлення зовнішнього блоку і легко переміщуються за потреби.

2. Теплові насоси. Сучасні технології дають можливість створювати теплові машини з розширеними функціональними можливостями. Одним із прикладів таких машин є теплові насоси. Ці пристрої забезпечують передавання тепла від середовища з нижчою температурою до середовища з вищою температурою. Тепловий насос працює за принципом, оберненим принципу дії теплової машини Карно. Вперше схему теплового насосу, що мав практичне значення, запропонував у 1852 р. лорд Кельвін, який назвав цей прилад «помножувачем тепла». Прикладом теплового насосу є кондиціонер, який працює в режимі обігрівача. При цьому холодовий агент тече в протилежному напрямі, ніж під час кондиціювання повітря.

Важливою особливістю теплових насосів є те, що вони забезпечують можливість використання низькопотенціальної енергії навколишнього середовища, наприклад, повітря, землі, стічних вод, для генерації тепла з метою опалення будинків і нагрівання води, а також холоду для охолодження будинків. При цьому не потрібно використовувати газ та інші види органічного палива, що надзвичайно важливо з огляду на екологічні проблеми, пов’язані з експлуатацією теплових машин.

Дедалі популярнішими як альтернативні джерела теплової енергії стають ґрунтові та водні геотерматьні теплові насоси.

Принцип їхньої дії ґрунтується на тому, що труби з незамерза-ючим рідким тепловим агентом розміщують у свердловинах або водоймищах поблизу будівель (рис. 2).

Україна має повний цикл розроблення та виготовлення теплових машин нового покоління. Важливі дослідження в цьому напрямі здійснюються в Інституті технічної теплофізики Національної академії наук України, який працює в м. Києві з 1963 р. В інституті виконуються фундаментальні науково-дослідні роботи з питань тепло- й масообміну в дисперсних системах при дискретно-імпульсному введенні енергії; теплофізики високофорсованих процесів у теплоенергетичному обладнанні; наукових основ теплометрії та теплофізичного приладобудування.

Практичним результатом наукових досліджень інституту стало створення та налагодження промислового виробництва енергоощадних теплонасосних технологій з використанням альтернативних відновлюваних джерел енергії. Теплові геотермальні насоси вітчизняного виробництва використовують теплову енергію землі за допомогою свердловин глибиною до 25 м, а також енергію води (рис. 3).

ВИЯВЛЯЄМО ПРЕДМЕТНУ КОМПЕТЕНТНІСТЬ З ТЕМИ «РОЗРАХУНОК КІЛЬКОСТІ ТЕПЛОТИ ВНАСЛІДОК ЗГОРЯННЯ ПАЛИВА. ТЕПЛОВІ МАШИНИ» Завдання з вибором однієї правильної відповіді

1.    Питома теплота згоряння палива — це кількість теплоти, що виділяється:

A)    при повному згорянні палива;

Б) при згорянні палива;

B)    при повному згорянні палива масою 1 кг;

Г) при частковому згорянні палива масою 1 кг.

2.    Укажіть, яка з речовин може використовуватись як холодильний агент у компресорі кондиціонера:

А) вода;    В) фреон;

Б) спирт;    Г) повітря.

3.    Горюча суміш, що надходить у циліндр двигуна автомобіля, складається з:

A)    різних видів рідкого палива;

 

Б) розпорошеного гасу з повітрям;

B)    повітря і пари бензину;

Г) масла і бензину.

4.    Чотири однакових деталі із заліза нагрівали гасом, вугіллям, бензиново-спиртовою суміщу та дровами за однакових умов. Укажіть, який із графіків залежності температури деталі від часу побудовано для нагрівання дровами:

А) IV;    Б) III;    В) II;    Г) І.

5.    Назвіть вид палива, на якому працює двигун внутрішнього згоряння:

А) нафта;    В) порох;

Б) кам’яне вугілля;    Г) бензин.

6.    Укажіть такт двигуна внутрішнього згоряння, під час якого впускний та випускний клапани закриті, поршень рухається, стискаючи пальну суміш. Стиснута паливна суміш займається від електричної іскри й швидко згоряє:

А) впуск;    В) випуск;

Б) робочий хід;    Г) стиск.

7.    Яку кількість теплоти можна отримати, спалюючи оберемок дров масою 20 кг? Питома теплота згоряння дров q = 12 МДж/кг:

А) 6 · IO8 Дж;    В) 2,4 · IO7 Дж;

Б) 6 · IOs Дж;    Г) 2,4 · IO12 Дж.

8.    Яку масу дров потрібно спалити, щоб отримати таку саму кількість теплоти, як і при спалюванні антрациту масою 2 кг? Питома теплота згоряння дров 12 МДж/кг, антрациту ЗО МДж/кг:

А) 3 кг;    Б) 2,5 кг;    В) 5 кг;    Г) 4 кг.

Завдання на встановлення відповідності

9.    Встановіть відповідність між фізичними величинами та їх одиницями:

кількість теплоти    А)    Дж/кг    · °С

питома теплоємність    Б)    Дж/кг

питома теплота згоряння палива В)    Дж

потужність    Г)    Дж/с

Д) Дж · моль

10.    Установіть відповідність між назвою деталі двигуна внутрішнього згоряння та її номером на рисунку:

1.    маховое колесо A)    I

2.    шатун    Б)    2

3.    поршень    В)    3

4.    цилиндр    Г)    4    иШHgggjj)

Завдання на впорядкований вибір

11.    Розташуйте в порядку зростання кількість теплоти, що виділяється під час згоряння 1 м3 різних видів палива. Для обчислень скористайтеся таблицею густин та питомої теплоти згоряння палива:

Речовина

Густина, кг/м3

Питома теплота згоряння, МДж/кг

Водень

0,00009

120

Гас

800

46

Бензин

710

46

Нафта

800

44

А) Водень    Б) Гас    В) Бензин    Г) Нафта

Завдання відкритого типу

12.    На скільки більше теплоти виділяється в результаті повного згоряння гасу масою 4 кг, ніж торфу, об’єм якого дорівнює об’єму гасу?

13.    Холодильник, що споживає потужність 0,5 кВт, за 50 хв охолодив до 0 °С 20 кг води, взятої при температурі 20 °С. Яку кількість теплоти виділить холодильник у кімнаті за цей час за умови, що його теплоємністю можна знехтувати?

14.    Автомобіль, проїхавши 110 км, витратив 6,9 кг бензину. Середня потужність, яку розвивав двигун, дорівнювала 13 кВт, а середня швидкість руху 72 км/год. Знайдіть ККД двигуна автомобіля.

Головне в розділі 1

Вивчивши розділ «Теплові явища. Теплові машини і механізми ви ознайомилися з фізичними основами теплових явищ та процесів, особливостями їх перебігу та використання в побуті й техніці.

1.    Невпорядкований (хаотичний) рух молекул, атомів, електронів називають тепловим рухом, або теплотою. Безпосереднім експериментальним підтвердженням теплового PirXy в газах, рідинах та твердих тілах є явища дифузії та броунівського руху.

2.    Температура є характеристикою середньої кінетичної енергії хаотичного руху молекул і атомів тіла. Під час теплообміну більш нагріті тіла віддають тепло менш нагрітим. У природі у процесі теплообміну теплота переходить від більш нагрітих тіл до менш нагрітих. За звичайних умов теплота самочинно не може переходити від менш нагрітих до більш нагрітих тіл.

3.    Одна й та сама речовина може перебувати в таких основних станах: твердому, рідкому та газоподібному. Четвертим станом речовини є плазма.

4.    Наноматеріалами називають матеріали, основні фізичні характеристики яких визначаються властивостями нанооб’єктів, що містяться в них; кристалічні або аморфні системи з розміром частинок меншими за 100 нм.

5.    За основну одиницю температури Міжнародної системи одиниць (СІ) прийнято Кельвін (К). 1 кельвін дорівнює 1 градусу Цельсія (IK = I °С).

6.    Лінійні розміри тіла, температура якого змінилася на величину Δί, обчислюються за формулою / = I0 (Ι + ίΧ-Δί). Об’єм рідкого тіла, температура якого змінилася на величину Δί, обчислюється за формулою V = V0 (l + β-Δί).

7.    Внутрішня енергія тіла є сумою кінетичної енергії хаотичного руху та потенціальної енергії взаємодії всіх його мікрочастинок. Внутрішня енергія тіла змінюється при зміні температури тіла та переході речовини з одного агрегатного стану в інший. Основними способами зміни внутрішньої енергії є механічна робота, теплопровідність, конвекція, променевий теплообмін.

8.    Кількісною характеристикою теплообміну є кількість теплоти Q, яка вимірюється так само, як і робота та енергія, у джоулях (Дж).

9.    Питомою теплоємністю речовини називають фізичну величину, що показує, яка кількість теплоти необхідна для зміни температури речовини масою 1 кг на 1 °С.

10.    Щоб обчислити кількість теплоти, потрібну для нагрівання тіла, або віддане ним під час охолодження слід питому теплоєм-

ність речовини (с) помножити на масу цього тіла (т) та зміну його температури (Δί): Q = cmAt.

11.    Тепловим балансом називають порівняння кількості теплоти, одержаної та відданої тілами в теплових процесах. У замкнутій теплоізольованій системі сумарна кількість теплоти, отримана одними тілами, дорівнює сумарній кількості теплоти, відданій

іншими: Ql + Ql + Ql+... + Ql = Ql + Ql +Ql+... + Ql.

Прийнято вважати, що кількість теплоти, отримана тілом під час теплообміну, є додатним числом, а кількість теплоти, віддана тілом під час теплообміну, є від’ємним числом.

12.    Під час процесу плавлення (тверднення) речовини її температура не змінюється. Фізичну величину, що показує, яка кількість теплоти необхідна для повного перетворення 1 кг кристалічної речовини з твердого стану в рідкий за сталої температури

плавлення, називають питомою теплотою плавлення λ = — . Для

т

плавлення кристалічного тіла масою т йому потрібно надати кількість теплоти, що пропорційна масі тіла: Q = Xm .

13.    Кипіння — процес утворення пари не тільки на поверхні рідини, а й у її об’ємі. Температуру, за якої рідина кипить, називають температурою кипіння. У процесі кипіння температура рідини не змінюється. Чим більший зовнішній тиск, тим вища температура кипіння.

14.    Кількість теплоти, яку необхідно витратити, щоб повністю випарувати т кг речовини, обчислюють за формулою: Q = гт, де г — питома теплота пароутворення. Конденсуючись, пара віддає стільки ж енергії, скільки отримала під час пароутворення.

15.    Загальна кількість теплоти Q, що виділяється при згорянні т кг палива, обчислюється за формулою: Q = qm.

16.    Повна енергія замкнутої системи тіл є сумою механічної та внутрішньої енергії: Еповна = Etsex + U = Ek + En + U = const.

17.    Тепловими називають машини, в яких енергія згоряння органічного палива перетворюється в механічну роботу. За призначенням теплові машини поділяються на два основних типи: теплові двигуни та холодильні установки.

18.    В основу роботи теплових двигунів покладено принцип перетворення теплової енергії в механічну роботу. KKД теплового двигуна визначається за формулою

19.    Двигуном внутрішнього згоряння називають теплову машину, в якій робочим тілом є гази високої температури, що утворюються під час згоряння рідкого або газоподібного палива безпосередньо всередині поршневого двигуна або газової турбіни.

20.    Холодильною машиною або холодильником називають пристрій, у якому внутрішня енергія забирається в менш нагрітого тіла й передається тілу з вищою температурою. У холодильних теплових машинах внутрішня енергія тіла, що охолоджується, зменшується за рахунок виконання роботи іншим тілом.

21.    Тепловий насос — пристрій, який працює за принципом, протилежним холодильній машині, передаючи тепло від середовища з меншою температурою до середовища з вищою температурою.

22.    Одним із найважливіших недоліків використання теплових машин є забруднення навколишнього середовища. Основними видами забруднення навколишнього середовища, пов’язаними з використанням теплових машин, є хімічне, фізичне, теплове, шумове забруднення. До шляхів зменшення наслідків негативного впливу роботи теплових машин належать удосконалення технологій їх виготовлення та експлуатації, підвищення ККД, створення та застосування сучасних багатоступеневих систем фільтрації шкідливих викидів, що утворюються в процесі роботи теплових машин, перехід на більш екологічно чисті види органічного палива (природний газ, спирт, водень), запровадження новітніх технологій прямого перетворення тепла в електричну енергію, заміна по можливості теплових двигунів електричними, використання екологічно чистих джерел енергії (води, сонця, вітру), розвиток геотермальної енергетики.

Розділ 2.

ЕЛЕКТРИЧНІ ЯВИЩА. ЕЛЕКТРИЧНИЙ СТРУМ

Усім вам добре відомі слова «електрика», «електричний струм, «електричні явища». Значення фізичних процесів, що з ними пов’язані, важко переоцінити. Побут сучасної людини неможливо уявити без використання електрики: світіння електричних ламп, робота електричних двигунів, мобільних телефонів, комп’ютерів тощо. Перша згадка про електрику датується Vl ст. до н. е., коли Фалес Мілетський натираючи шматок бурштину сухою тканиною отримав статичну електрику (від грец. elektron — бурштин). Проте стрімкий розвиток науки про електричні явища розпочався з винайденням у 1799 р. гальванічного елемента італійським фізиком Алессандро Вольта. Вивчаючи цей розділ фізики ви познайомитеся з будовою та принципом дії різноманітних електричних приладів, які використовуються в побуті та техніці, глибше зрозумієте явища навколишнього світу.

 

Це матеріал з Підручника Фізика 8 Клас Головко

 

Категорія: Фізика

Автор: evg от 7-08-2016, 14:29, Переглядів: 6239