Проведём мысленный эксперимент:
- заправим бак автомобиля топливом;
- взвесим его;
- откатаем топливо;
- взвесим автомобиль ещё раз;
- сравним массу;
Как изменится масса? Варианта может быть 3:
- масса не изменится;
- автомобиль станет легче;
- автомобиль станет тяжелее.
Наверное, наиболее логичным будет вариант, что станет легче. И, вероятно, на массу заправленного топлива. Ведь топливо же куда-то делось. И что бы кататься дальше – нужно долить ещё.
Но куда именно ушло топливо? Бак не протекал, мы ничего не выливали. Может быть, оно вышло через выхлопную трубу? Нет, это странно: мы залили в бак ощутимую жидкость, а из трубы выходил лишь едва заметный дымок. Разве могут выхлопные газы иметь массу?
На самом деле — могут. Это ещё в первой половине XVII века доказал фламандский учёный Ян Баптист ван Гельмонт.
Он провёл следующий опыт:
- Поместил в сосуд горящие угли.
- Закупорил сосуд.
- Взвесил его.
- Дождался, пока угли полностью прогорят и сосуд остынет.
- Снова взвесил: масса сосуда не изменилась.
Но, когда Ян открыл сосуд, он услышал характерный звук — будто из него что-то выходит. Взвесив сосуд ещё раз — заметил, что масса уменьшилась. Из этого он сделал вывод: при горении вещество не исчезает — оно превращается в некую субстанцию, которую он назвал «газ». И этот газ имеет массу. Причём, массу большую, чем масса сожжённого топлива, ведь в реакции горения участвует не только топливо, но и кислород из воздуха.
Да, этот научный факт: всё топливо, которое вы заливаете в бак своего автомобиля, в итоге, оказывается в воздухе.
Но давайте пойдём дальше и рассчитаем, насколько же сильно отравляет воздух один конкретный бензомобиль. Может быть всё не так уж и страшно?
При сгорании бензина происходит следующая реакция:
2 C₈H₁₈ + 25 O₂ → 16 CO₂ + 18 H₂O.
2 молекулы бензина вступают взаимодействуют с 25 молекулами кислорода и на выходе получается 16 молекул углекислого газа и 18 – воды. Теперь посчитаем молярные массы этих молекул и получим, что для сжигания 1 кг бензина требуется 3.5 кг кислорода, что приведёт к появлению ~3.1 кг углекислого газа и ~1.4 кг воды. Это расчёт для идеального сгорания. Но, по факту в выхлопе присутствует ещё немного угарного газа (CO), оксидов азота (NO), сажи (С), несгоревших углеводородов (CₓHᵧ).
Количество полученного углекислого газа строго пропорционально количеству сожжённого топлива. А все экологические стандарты типа «Евро25» никак на это не влияют. Они регламентируют лишь состав «побочных» газов в выбросе. Но главный источник вреда, в виде влияния на климат – это именно CO₂.
Теперь, для наглядности, попробую килограммы газов перевести в более наглядные единицы. Скажем, кубические метры, при нормальном атмосферном давлении (объём газа зависит от давления, согласно закону Бойля–Мариотта).
Килограмм бензина — это примерно 1.3 литра. Килограмм кислорода – 0.7 кубических метров. Кг углекислого газа – 0.55 куб.м.
То есть, когда стандартный легковой автомобиль проезжает чуть больше 10 км, он поглощает из атмосферы 2.5 кубометра кислорода и выбрасывает 1.6 куба углекислого газа. Но в атмосфере Земли лишь 21% кислорода. Поэтому можно пересчитать в объёме воздуха – вместо 12,5 куб.метров чистого воздуха – в атмосфере оказывается столько же отравленного.
Это лишь один автомобиль, и лишь за 10-15 км. А сколько их всего в мире? Тут уж и атмосфера нашей планеты не кажется такой уж и безграничной.
И, собственно, её истощение уже вполне ощутимо. Если в 19 веке содержание углекислого газа было около 280ppm, то сейчас нормальным значением считается 420ppm. А содержание кислорода, напротив – уменьшилось. И это не фантазии, а точные данные: когда формировались ледяные шапки на полюсах – в них застревали «капельки» атмосферы. И исследователи Арктики, проводя бурения, извлекают их и изучают. Поэтому состав атмосферы Земли известен на протяжении многих сотен тысяч лет. За этот период такого высокого содержания углекислого газа не наблюдалось, хотя вулканы извергались и тогда.
Впрочем, беда не в самом по себе возросшем содержании CO₂, а в его влиянии на климат. Это мощный парниковый газ - в заметных концентрациях он приводит к потеплению климата и всем сопутствующим проблемам. И пусть вас не сбивают с толку всё ещё случающиеся холодные зимы в отдельных регионах. Под глобальным изменением климата подразумевается именно глобальное, то есть планетарное. И оно происходит: каждое последующее десятелетие теплее предыдущего уже 80 лет.
Обратите внимание: я не утверждаю, что автотранспорт является единственным источником углекислого газа. И даже, что основным. Свою долю добавляет промышленность, энергетика, сельское хозяйство, пароходы и т.д. Но, в отличии от всего перечисленного, на выхлопы личных автомобилей мы можем повлиять непосредственно. Например, минимизировав количество бессмысленных поездок.
Пожалуйста, вспоминайте эту заметку каждый раз, когда заводите свой бензомобиль. Действительно ли, ваше желание куда-то скататься или лень пройтись пешком, стоит тех кубометров отравленного воздуха, которые вы произведёте в результате своей поездки? Земля одна – и для нас, и для наших потомков. Вам точно хочется, что бы о нашем поколении вспоминали, как о тех, кто разрушил природный баланс, отравил атмосферу и океаны, уничтожил множество живых видов?
Ну а если считаете, что я ошибся в вычислениях – велком в комменты.