Каждое поколение должно ответить на вопрос, как обеспечить себе стабильное и экономически оправданное снабжение энергией как основу устойчивого развития цивилизации.
На сегодня основные проблемы энергетики связаны с возрастающим ростом народонаселения Земли, дефицитом энергии и ограниченностью топливных ресурсов, увеличивающимся загрязнением окружающей среды.
Современное энергоснабжение более чем на 80 % базируется на невозобновляемых источниках энергии.
Сейчас на планете живет приблизительно 6 миллиардов 558 миллионов людей. Население мира каждый год возрастает на 80 миллионов человек. По прогнозам специалистов, если такая тенденция сохранится, то количество жителей Земли в 2010 г. достигнет 9 миллиардов 200 миллионов человек. Причем основной рост населения будет в наименее развитых регионах.
При среднедушевом потреблении в 2001 г. ~ 1600 кг нефтяного эквивалента, в развитых странах оно составляет 5400 кг, в то время как в странах с низкими доходами (в них проживает 40 % населения Земли) этот показатель равен 500 кг.
Таким образом, энергопотребление в странах с низким уровнем развития будет расти опережающими темпами.
Приведем результаты анализа запасов ископаемых видов топлива.
В таблице 1 приводятся данные о мировых запасах нефти.
На графике представлены тепловые процессы, происходящие с водой и ее агрегатными состояниями.
Участок AB: нагревание льда при температуре от -40°С (по графику) до 0°С. Количество теплоты, которое расходуется для нагревания вещества определяется по формуле Q = cmΔt, с - удельная теплоемкость льда = 2100 Дж/кг * °С, m - масса льда, Δt - изменение температуры.
Участок BC: процесс плавления льда, переход вещества из твердого состояния в жидкое происходит при температуре 0°С. Количество теплоты, которое расходуется для плавления вещества определяется по формуле Q = λm, λ - удельная теплота плавления льда = 3,4 * 10⁵ Дж/кг, m - масса льда.
Участок CD: процесс нагревания воды, происходит при температуре от 0°С до 100°С. Количество теплоты, которое расходуется для нагревания вещества определяется по формуле Q = cmΔt, с - удельная теплоемкость воды = 4200 Дж/кг * °С, m - масса воды, Δt - изменение температуры.
Участок DE: процесс испарения воды, переход воды из жидкого состояния в газообразное происходит при температуре 100°С. Количество теплоты, которое расходуется для парообразования вещества определяется по формуле Q = Lm, L - удельная теплота парообразования воды = 2,26 * 10⁶ Дж/кг, m - масса льда.
Участок EF: процесс нагревания водяного пара, происходит при температуре от 100°С и выше. Количество теплоты, которое расходуется для нагревания вещества определяется по формуле Q = cmΔt, с - удельная теплоемкость водяного пара = 2200 Дж/кг * °С, m - масса воды, Δt - изменение температуры.
Углы наклона участков AB и CD графика отличаются, так как лед и водяной пар имеют разную удельную теплоемкость, значит для изменения их температуры на одну и ту же величину нужно затратить разное количество теплоты.
Удельная теплоемкость льда = 2100 Дж/кг * °С.
Удельная теплоемкость водяного пара = 2200 Дж/кг * °С.
e=F1/F2=756*10^-3/9,33*10^-3=82