Закон перетворення енергії (частина 2)

Висока температура в циліндрах двигунів і неповне спалювання пального спричинюють викидання з нього групи шкідливих для довкілля речовин: сполук азоту, вуглецю та ін. Не так вимоги екологів, як надмірне отруєння повітря у великих містах з мільйонами автомобілів змусили конструкторів вдосконалити двигуни і обладнати їх каталітичними пристроями (з використанням платини та інших цінних металів) для ліквідації шкідливих речовин у викидах автомобілів. Слід визнати, що це дало певні позитивні результати, хоча до справді "чистого" автомобіля ще далеко.
Зазначимо, що рух до такої мети останніми роками помітно прискорився. Існують цілком ефективні моделі електромобілів (звісно, недешеві), машин з поєднанням бензинового двигуна, акумуляторів і поєднаних з колесами електродвигунів, автомобілів на "паливних елементах", що безпосередньо перетворюють хімічну енергію пального в електрику та ін. Окремі міста у розвинених країнах встановлюють зони, в які є доступ лише електромобілям, а Данія з 2010 р. збирається обходитися без транспорту, в якому використовуються традиційні види палива. Можна передбачити, що поступове вичерпання нафти і газу обов'язково спричинить перехід всього транспорту з бензину і солярки на інші види палива.
Вся біосфера Землі – грандіозний споживач енергії. Живі організми для росту, розмноження, руху використовують енергію. Це означає, що закон, записаний рівнянням (2.1), однаково застосовується як для бактерії чи водорості, так і для людини. М'язи є тим основним пристроєм, що був "винайдений" еволюцією для якнайефективнішого перетворення спожитої хімічної енергії Е на механічну роботу А в тілі тварин. Кожному відомі функції і можливості власних м'язів.
Наше тіло теж є своєрідною тепловою машиною; воно використовує енергію і спожиту їжу на оновлення чи ремонт усіх своїх складових, а також на рух, виконання роботи. Дослідження фізіологів засвідчили, що ККД різних груп м'язів у тілі людини неоднаковий і залежить від складності виконавчого органу. Як наслідок, результуючий ККД рук, які можуть здійснювати нескінченну кількість варіантів точних рухів, значно нижчий, аніж м'язів стегон, завданням яких є прості скорочення і розслаблення для одноманітного руху ніг. Оскільки їх ККД досягає 30%, то слід визнати, що енергобіомеханіка нашого тіла видається непоганою на тлі створених людиною теплових машин.
Із сказаного випливає, що для ефективнішого виконання дуже важкої фізичної роботи, запобігання надмірному перегріванню тіла і передчасній втомі доцільно використовувати наші великі м'язи з максимальним ККД. Наприклад, перекопуючи город, навантажувати ноги, а не руки і верхню частину тулуба.

Запитання і завдання для самостійної роботи

1. Хто і коли запропонував сучасну назву "екологія"?
2. Назвіть основні періоди розвитку екології та їх особливості.
3. Яка з частин екології виникла найпізніше і чому?
4. Назвіть причини підвищення інтересу до екології в останні десятиріччя.
5. Біологія чи геологія вивчають більшу кількість рівнів матерії (рис. 3)?
6. Чому закони екології стосуються усіх землян, а державні закони – лише однієї країни?
7. Назвіть переваги і вади екологічних "законів" Б. Коммонера.
8. Як змінюється розташування радіонукліда у таблиці елементів, якщо він викидає з себе один протон з позитивним зарядом?
9. Чому закон збереження енергії не можна застосовувати до відкритих систем?
10. У якій формі люди і рослини отримують з оточення енергію?
11. Чи є у вашій кімнаті об'єкти, які самі виробляють енергію для власного росту?
12. Коли саме екологія вийшла за межі біології? Відповідь обгрунтуйте.
13. Чим і чому відрізняються визначення "екології" у нас і в розвинених країнах Заходу? Відповідь обгрунтуйте.
14. Чому визначення екології змінювалося у процесі її історичної еволюції?
15. Чи завершений нині перехід людства від антроцентричного (виробничо-технологічного) до еконцентричного підходу у його відносинах з природою? Відповідь обгрунтуйте.
16. Які розділи екології розвиватимуться у найближчі 10 років найшвидше? Відповідь обгрунтуйте.
17. Чи потрапили в американську "Біосферу-2" біовиди, які не враховано
в оприлюдненому її творцями переліку? Відповідь обгрунтуйте.
18. Чи має екологія якусь користь з того, що інші науки вивчають найнижчі (рис. 3) рівні організації матерії? Відповідь обгрунтуйте.
19. Чи є живі організми обов'язковим компонентом екосистем? Відповідь обгрунтуйте.
20. Що повинен викинути радіонуклід для зміщення у бік елементів з вищим порядковим номером?
21. Чи може розпад ядра викликати збільшення: а) його заряду; б) маси; в) обох цих характеристик одночасно?
22. Чому калорійність їжі людини повинна відповідати її енергетичним витратам? Відповідь обгрунтуйте.
23. З якими небіологічними науками пов'язаний розвиток сучасної екології? Відповідь обгрунтуйте.
24. Як потрібно пояснювати поняття "системність екологічного дослідження" і чому саме цей вид досліджень став особливо актуальним у сучасних умовах?
25. Доведіть, що масове використання вітряків доцільне лише в окремих районах і не може вирішити екологічних проблем і водночас задовольнити енергетичні потреби всього людства.