Обложка Пимашков П.И., Тетельмин В.В. Биосфера и человек: Энергетика взаимодействия
Id: 250733
559 руб.

Биосфера и человек:
ЭНЕРГЕТИКА взаимодействия
Биосфера и человек: Энергетика взаимодействия

URSS. 2019. 336 с. ISBN 978-5-9710-6652-1.
  • Твердый переплет
Аннотация

В книге рассматриваются эволюция Вселенной, структура биосферы и энергетический баланс планеты Земля. Рассмотрена история взаимоотношений человеческого общества и биосферы, даются общие закономерности взаимодействия цивилизаций с окружающей средой и эволюция использования энергии человеком. Рассматриваются возможности и физические основы использования всех видов горючих полезных ископаемых, получения энергии с помощью ядерных технологий и ...(Подробнее)гидроэнергетики, а также корреляция объема их использования с глобальными климатическими изменениями. Рассматриваются перспективы перехода на альтернативные возобновляемые виды энергии — энергию ветра, солнца, геотермальных вод, приливов и биомассы. Дается описание способов производства и использования метанола и водорода, которые не являются самостоятельными источниками энергии, но являются удобными теплоносителями. Кратко описана история главных физических открытий, которые заложили основу развития современной энергетики. Уделяется внимание проблемам обеспечения экологической безопасности в энергетической отрасли.

Настоящее учебное пособие адресуется студентам инженерно-физических и экологических специальностей, а также широкому кругу специалистов энергетической отрасли.


Оглавление
Введение6
Глава 1. Планета Земля и биосфера8
1. Биосфера и ее составляющие8
2. Геосферы планеты13
2.1. Литосфера и земная кора13
2.2. Гидросфера и свойства воды18
2.3. Атмосфера и озоновый слой22
2.4. Сфера почвы25
3. Геохронологическая шкала и геологическое время27
4. Первые организмы на Земле30
5. Эволюция биосферы35
Глава 2. Энергия и энергетика43
1. Определение энергии и энергетики43
2. Атом и атомное ядро48
3. Эквивалентность массы и энергии51
4. Эволюция использования энергии человеком53
Глава 3. Энергетический баланс Земли59
1. Эволюция Вселенной59
2. Энергетика Солнца66
3. Радиационный баланс Земли68
4. Энергетика лунно-солнечных приливов73
5. Магнитосфера и космические ливни76
Глава 4. Энергия жизни и эволюция человека80
1. Свойства, признаки и функции живого вещества80
2. Энергия жизни94
3. Антропогенез и социогенез98
4. Человек как биологическое и социальное явление103
5. Народонаселение планеты и дефицит ресурсов106
6. Антропоцен как новая эпоха в геохронологии120
Глава 5. Циклы энергии и вещества в биосфере126
1. Фотосинтез — первоисточник жизненной энергии126
2. Круговорот энергии и вещества в биосфере130
3. Биогеохимические циклы углерода133
4. Энергия биосферы и техносферы139
Глава 6. Ископаемые энергоносители145
1. Объективные особенности природопользования145
2. Уголь и горючие сланцы151
3. Нефть и моторное топливо153
4. История первого барреля нефти158
5. Природный газ и газогидраты161
6. География добычи углеводородов164
7. Уран и торий168
Глава 7. Энергетика ископаемых топлив171
1. Параметры процессов горения171
2. Два начала термодинамики и тепловой двигатель174
3. Схемы работы котельного агрегата и турбины177
4. Паротурбинные установки181
5. Газотурбинные установки183
6. Бинарные установки186
Глава 8. Ядерная энергетика189
1. Цепная реакция деления189
2. Ядерные реакторы на тепловых нейтронах193
3. Ядерные реакторы на быстрых нейтронах195
4. Проблема радиоактивных отходов197
5. Термоядерный синтез202
6. Современное состояние ядерной энергетики203
Глава 9. Энергетика возобновляемых источников206
1. Гидроэнергетика206
2. Ветровая энергетика213
3. Тепловая солнечная энергетика217
4. Солнечные элементы220
5. Геотермальная энергетика225
6. Биоэнергетика229
Глава 10. Энергетика топливных элементов233
1. Свойства и получение водорода233
2. Водородные топливные элементы235
3. Свойства и получение метанола239
4. Метанольные топливные элементы243
Глава 11. Проблемы энергетического развития цивилизации245
1. Причины гибели древних цивилизаций245
2. Энергетика и глобальный климат250
3. Ассимиляционная емкость планеты Земля259
4. Пределы роста альтернативной энергетики262
5. Проблемы хранения и распределения энергии275
6. Опасность гибели современной технологической цивилизации284
Глава 12. От состояния кризиса цивилизации к сфере разума289
1. Проявления глобального экологического кризиса289
2. Техногенные аварии и катастрофы300
3. Стратегия устойчивого развития человечества306
4. Экологизация производства313
5. Киотский протокол и Парижское соглашение318
6. Ноосфера и энергетика будущего323
Литература333

Введение

Доисторический человек ничем не отличался от обычных животных, пока не получил в свое распоряжение огонь, ставший ему надежным источником тепла, света и защитой. Освоение огня создало пропасть между животными и людьми, стало первым шагом к последующему созданию атомной электростанции. С тех пор, как человек перестал существовать среди отдельно пасущихся животных, а стал энерговооруженным консументом высшего порядка, — он по определению В. И. Вернадского стал «мощной геологической силой», которая определяет и формирует новую эпоху «антропоцен».

Человечество переживает решающий момент своей истории, когда проблема энергетического и вещественного взаимодействия человека и биосферы приобретает грозное звучание. Сегодня наиболее актуальными и обсуждаемыми являются вопросы энергетической и экологической безопасности человеческой цивилизации. Промышленная революция сделала основным источником энергии уголь, позже энергоресурсами стали нефть и природный газ, затем человечество освоило атомную энергию. За годы промышленной революции, начиная с 1860 г., мировое ежегодное энергопотребление увеличилось с 4•1012 до 160•1012 кВт•ч, т. е. в 40 раз. Для биосферы подобная масштабная энергопотребляющая деятельность современного человека является сильнейшим возмущающим фактором.

В начале XXI века мировое потребление энергии превысило 12 млрд т нефтяного эквивалента. Интенсивность мирового потребления энергии в среднем соответствует непрерывному потреблению мощности 13 млрд кВт, что эквивалентно одновременной и непрерывной работе 2000 гидростанций масштаба Саяно-Шушенской ГЭС. Стремление человечества наращивать энергопотребление входит в противоречие с наличием первичных источников энергии, затратами на их добычу и необратимым вредным воздействием на окружающую среду. Энергетические ресурсы распределены по территории земного шара неравномерно: одни страны обеспечены ресурсами с избытком, другие должны их импортировать, что зачастую приводит к экономической и политической нестабильности. Удовлетворить растущие энергетические потребности современного общества и в то же время сохранить окружающую среду является одной из важнейших задач сегодняшнего дня. До конца текущего века человечеству придется подвергнуть энергетическую отрасль радикальной перестройке.

Проблемы, связанные с истощением ископаемого топлива, загрязнением окружающей среды и изменением климата под влиянием техногенной деятельности человека, давно стали предметом острых дискуссий во всех слоях общества. Политики, представители деловых кругов, экологи и экономисты не скупятся на прогнозы — диапазон предсказаний колеблется от апокалипсических до оптимистических. К сожалению, большинство участников дискуссии черпает знания из средств массовой информации, а не из научных публикаций.

Существуют источники энергии солнечного происхождения — это потенциальная химическая энергия, запасенная углем, нефтью, природным газом, торфом, растительностью и кинетическая энергия потоков воды и воздуха или разность температур в средах. Существуют также источники энергии несолнечного происхождения — это энергия приливов, геотермальная энергия, энергия деления ядер и энергия ядерного синтеза. Важнейшей составляющей современной энергетики стала электрическая энергия, которую пока не удается хранить в больших количествах. Поэтому в каждый момент времени производство электрической энергии должно равняться ее потреблению.

В предлагаемой книге рассматривается эволюция Вселенной, структура биосферы и энергетический баланс планеты Земля. Рассмотрена история взаимоотношений человеческого общества и биосферы, даются общие закономерности взаимодействия цивилизаций с окружающей средой и описание эволюции использования энергии человеком. В книге рассматриваются возможности и физические основы использования всех видов горючих полезных ископаемых, а также корреляция объема их использования с глобальными климатическими изменениями. Рассматриваются перспективы перехода на альтернативные возобновляемые виды энергии — энергию ветра, солнца, геотермальных вод, приливов и биомассы. Дается описание способов производства и использования метанола и водорода, которые не являются самостоятельными источниками энергии, но являются удобными теплоносителями. Рассматриваются проблемы влияния энергетики на климатические проявления глобального экологического кризиса.


Об авторах
Пимашков Петр Иванович
Доктор экономических наук, профессор, заведующий кафедрой экономики Красноярского института экономики и управления экономическими системами. Депутат Государственной Думы VI и VII созывов. Автор более 60 научных работ по проблемам стабилизации и устойчивого развития региональной экономики.
Тетельмин Владимир Владимирович
Доктор технических наук, профессор Российского университета дружбы народов. Заместитель председателя Всероссийского общества охраны природы. Заместитель председателя Комитета по экологии Государственной Думы I и II созывов. Автор 185 научных трудов, в том числе 26 учебников и монографий.