Задание 2. Расчет срока исчерпания невозобновимых ресурсов

Оцените срок исчерпания природного ресурса, если известен уровень добычи ресурса в текущем году, а потребление ресурса в последующие годы будет возрастать с заданной скоростью прироста ежегодного потребления. Сделайте вывод о последовательности прекращения добычи ресурсов.

Дано:

Вид ресурса	Запас ресурса, Q, млрд.т	Добыча ресурса q, млрд.т/год	Прирост объема потребления ресурса, ТР, % в год
Уран	300	0,3	2,5

Решение:

Для расчета запаса ресурсов используют формулу суммы членов ряда геометрической прогрессии:

Логарифмирование выражения для Q дает следующую формулу для расчета срока исчерпания ресурса:

,

где Q – запас ресурсов; q – годовая добыча ресурса;

ТР – прирост потребления ресурса; t – число лет.

t = ln ( / ln ( ) = ln(25) / ln(1,025) = 130,4 лет

Ура́н — химический элемент с атомным номером 92 в периодической системе, атомная масса — 238,029; обозначается символом U (лат. Uranium), относится к семейству актиноидов. При нормальных условиях — металл. Уран — слаборадиоактивный элемент, он не имеет стабильных изотопов. Самым распространенным изотопом урана является уран-238 (имеет 146 нейтронов, составляет 99,3 % из всего урана в природе) и уран-235 (143 нейтрона, 0,7 % всего урана, найденного в природе).

Если не снизить скорость и объем добычи и потребления урана, то через пару сотен лет он исчерпает все свои ресурсы, и это станет большой проблемой так как он используется как ядерное топливо, так же он необходим в геохронологии, а так же для радиационной защиты и производства энергии.

Задание 3. Расчет количеств потребляемых и выделяемых веществ в процессе функционирования лесных экосистем

Определить массы потребляемых СО₂ и Н₂О и выделяемого О₂ при создании годового прироста древесины V_год. Элементный состав древесины и ее плотность приведены в таблице.

Дано:

Элементный состав, %			Плотность, кг/м3	Vгод., м3/га∙год
С	Н	О
50,4	6,0	43,6	570	5,5

Решение:

1. Процесс функционирования лесных экосистем можно записать в виде уравнения:

x CO₂ + H₂O C_xH_yO_z + wO₂ , где

x = ; y = ; z = (коэффициенты уравнения)

Найдём эти коэффициенты:

x = = 4,2 ; y = 6,0 ; z = = 2,7

2. Для кислорода, коэффициент уравнения можно найти из выражения:

2x + = z + 2w => w = x + +

W = 4,2+ 6,0/4 + 2,7 /2 = 7,05

3. Для того, чтобы вычислить количество поглощенных СО₂, Н₂О и выделяемого О₂ необходимо воспользоваться формулами:

N_СО2 =  M_CO2  M_древ

N_H2O =  M_H2O  M_древ

N_O2 =  M_O2  M_древ ,

где М_СО2, М_Н2О, М_О2 – молярная масса СО₂, Н₂О, О₂ соответственно; М_древ – абсолютно сухой вес всего объема древесины.

Пересчет объемов древесины на абсолютно сухой вес производят по формуле:

М_древ = р  V_год ,

где р – плотность древесины, V_год - объем годового прироста древесины.

М_древ = 570  5,5 = 3135 кг

Найдем количество поглощенных СО₂, Н₂О и выделяемого О₂:

M_СО2 = 0,042 44  3135 = 5793 кг

M_H2O = 0,03 18  3135 = 1693 кг

M_O2 = 0,0705 32  3135 = 7073 кг