Дано:
T=27°С=300°К
V=30л=30*10⁻³ м³
t=10 час
расход 10 г/час
Ратм=100кПа
Рассуждаем так:
Сколько понадобиться водорода для работы горелки
m=10 г/час * 10час= 100 гр=0,1 кг
А далее самое интересное:
Чтобы газ выходил из горелки на него действует атмосферное давление. Когда давление внутри выравняется с атмосферным- газ перестанет выходить.
Найдем ИЗбыточное давление газа
для этого воспользуемся формулой Клайперона-Менделеева
pV=mRT/μ
где m=0.1 кг, R(универсальная газовая постоянная)=8,31 Дж/моль*К
T=300К; μ=1 ; V=30*10⁻³ м³
Δp=mRT/Vμ=(0.1(кг)*8.31 (Дж/моль*К)*300(К))/(30*10⁻³(м³)*1)=
=8,31*10³ Па= 8,31 кПа
Тогда необходимое давление p=Pатм+Δр=100+8,31=108,31 кПа
Все тепловые потери в различных тепловых двигателях приводят к повышению внутренней энергии окружающих тел и в конечном счете атмосферы. Казалось бы, что выработка 3 • 1017 кДж энергии в год, отнесенная к площади освоенной человеком суши (8,5 млрд га) , даст ничтожную величину 0,11 Вт/м2 по сравнению с поступлением лучистой энергии Солнца на земную поверхность: 1,36 кВт/м2.
Однако при повышении ежегодного использования первичных энергоресурсов всего в 100 раз средняя температура на Земле повысится примерно на 1°С. Дальнейшее повышение температуры может привести к интенсивному таянию ледников и катастрофическому повышению уровня Мирового океана, к изменению природных комплексов, что существенно изменит условия жизни человека на планете. Но темпы роста энергопотребления увеличиваются, и сейчас создалось такое положение, что до увеличения температуры атмосферы потребуется всего несколько десятков лет.
Однако человечество не может отказаться от использования машин в своей деятельности. Чтобы произвести одну и ту же необходимую работу, следует повысить КПД двигателя, что позволит расходовать меньше топлива, т. е. позволит не увеличивать энергопотребление. Бороться с негативными последствиями применения тепловых машин можно только путем увеличения эффективности использования энергии, путем ее экономии.
Топки тепловых электростанций, двигатели внутреннего сгорания автомобилей, самолетов и других машин выбрасывают в атмосферу вредные для человека, животных и растений вещества, например сернистые соединения (при сгорании каменного угля) , оксиды азота, углеводороды, оксид углерода (угарный газ СО) , хлор и т. д. Эти вещества попадают в атмосферу, а из нее — в различные части ландшафта.
Особую опасность в увеличении вредных выбросов в атмосферу представляют двигатели внутреннего сгорания, установленные на автомобилях, самолетах, ракетах.
Применение паровых турбин на электростанциях требует много воды и больших площадей, занимаемых под пруды для охлаждения отработанного пара. Из-за большого энергопотребления в ряде регионов планеты возможность самоочищения их воздушных бассейнов оказалась уже исчерпанной. Необходимость значительно снизить выброс загрязняющих веществ привела к использованию новых видов топлива, в частности к строительству атомных электростанций (АЭС) .
Но на атомных электростанциях встают другие проблемы: захоронение опасных радиоактивных отходов, а также проблема безопасности. Это показала катастрофа на Чернобыльской АЭС. При решении экологических проблем, связанных с использованием тепловых машин, важнейшую роль должны играть постоянная экономия всех видов энергии, переход на энергосберегающие технологии.