? Запитання для самоперевірки

1. Що називають тепловим двигуном?

2. Що називають нагрівником, холодильником? Яка їх роль у роботі теплового двигуна?

3. Що називають робочим тілом? Які речовини використовують як робоче тіло двигуна?

4. За якою формулою визначають роботу, виконану двигуном?

5. Що називають ККД теплового двигуна?

6. Запишіть і поясніть формулу ККД теплового двигуна.

7. За якою формулою визначають ККД ідеальної теплової машини (ККД машини Карно)?

8. Який ККД паросилових установок і двигунів внутрішнього згоряння?

9. Опишіть робочий цикл холодильної машини.

10. З яких блоків складається побутовий холодильник?

11. Чому зовнішній теплообмінник вашого холодильника нагрівається?

§ 43. Застосування теплових машин і проблеми охорони навколишнього середовища

Екологічні проблеми теплової енергетики. Енергетична криза.

Екологічні проблеми теплової енергетики. Широке застосування теплових машин для добування зручної у використанні енергії найбільше впливає на навколишнє середовище порівняно з усіма іншими видами виробничих процесів, адже з їх допомогою виробляється майже 80% електроенергії.

Досягненню високих температур нагрівника заважає неповне згоряння палива, зокрема, у двигунах внутрішнього згоряння. Це спричиняє екологічні проблеми.

За законами термодинаміки, електричну і механічну енергію неможливо виробляти без відведення в навколишнє середовище значних кількостей теплоти. Це може призвести до підвищення середньої температури на Землі і створити загрозу підвищення рівня Світового океану.

Підвищення температури на Землі може спричинити і подальше істотне збільшення концентрації вуглекислого газу в атмосфері, зумовлене спалюванням палива у теплових машинах. За останні двадцять років кількість вуглекислого газу в атмосфері Землі збільшилась майже на 20%.

Молекули вуглекислого газу здатні поглинати інфрачервоне випромінювання, тому збільшення вмісту вуглекислого газу в атмосфері змінює її прозорість. Інфрачервоне випромінювання, що надходить від поверхні Землі, все більшою мірою поглинається атмосферою.

Під час спалювання палива атмосфера забруднюється попелом, азотистими та сірчаними сполуками, шкідливими для здоров’я людей. Особливо істотне це забруднення у великих містах і промислових центрах. Більше половини всіх забруднень атмосфери створює транспорт. Крім оксиду вуглецю, викидаються в атмосферу 2 – 3 млн т свинцю. Сполуки свинцю додають в автомобільний бензин для запобігання детонації палива в двигуні, тобто дуже швидкого згоряння палива.

З метою зменшення таких викидів дедалі більше випускається автомобілів, у яких замість бензинових використовують дизельні двигуни, у паливо яких не додають сполук свинцю. Однак найперспективнішими вважаються електромобілі та автомобілі, які працюють на водні. Продуктом згоряння у водневому двигуні є звичайна вода.

Застосування теплових двигунів призводить до значного споживання кисню, який виробляється зеленими рослинами (10 – 25%), через що його кількість в повітрі постійно зменшується.

Застосування парових турбін на електростанціях потребує відведення великих площ під ставки, в яких охолоджується відпрацьована пара. Зі збільшенням потужностей електростанцій різко зростає потреба у воді.

Для економії площ і водних ресурсів споруджуються комплекси електростанцій, насамперед атомних, із замкненим циклом водопостачання.

Одним із заходів захисту довкілля є встановлення різноманітних фільтрів як на теплових станціях, так і на автомобільних двигунах. Розробляються нові зразки газотурбінних, роторних і навіть парових двигунів.

Енергетична криза. Оскільки в основу дії теплових машин покладено використання енергетичних ресурсів, запаси яких вичерпуються і не відновлюються, то це може призвести до енергетичної кризи. Використовуючи менше не поновлювані джерел енергії, ми зменшуємо кількість шкідливих викидів у атмосферу. Гостро постала проблема енергозбереження та використання нетрадиційних джерел енергії.

Перспективним є підвищення коефіцієнта корисної дії теплових машин за рахунок винайдення нових сумішей палива, удосконалення конструкції двигунів, використання теплових насосів тощо.

Зменшує теплові втрати пряме перетворення теплової енергії в електричну за допомогою потужних магнітогідродинамічних генераторів (МГД-генераторів), які набудуть значного поширення. У них теплова енергія плазми перетворюється в електричну.

Ефективним є використання нетрадиційних джерел енергії. Серед них – вітроенергетичні установки, сонячні батареї, біодизельні установки тощо. Сировиною для отримання біопального у кліматично-географічних умовах України є ріпак. З гектара оліїстого ріпаку можна одержати майже одну тонну біодизельного пального.

Запобігти енергетичній кризі та екологічній катастрофі може і кожен з вас, турбуючись про раціональне використання енергії у школі та побуті.