Выбранный для просмотра документ Влияние тепловых машин на жизнь человека.doc
Министерство Образования и науки Челябинской области
ГБОУ СПО (ССУЗ) «ЮТТ»
Исследовательский проект
«Влияние тепловых машин на жизнь человека»
Авторы проекта:
Денисов Никита
Богатырев Антон
Группа 331
Руководитель проекта:
преподаватель А.В. Нефедов
2017 г.
Содержание (слайд2)
1.Обоснование выбора…………………………………………………..………....3
2.Цель проекта ……………………………………………………………………..3
3. Задачи проекта…………………………………………………………………..3
4.Гипотеза……………………………………………………………………………3
5.Проблемный вопрос……………………………………………………...………3
6.Введение…………………………………………………………………………...4
7.Основная часть…………………………………………………………………...5
8.Роль тепловых машин …………………………………………………………11
9. Проведение наблюдений………………………………………………………14
10. Рекомендации …………………………………………………………………16
11. Заключение……………………………………………………………….........20
12. Список литературы …………………………………………………………21
13. Приложения…………………………………………..................................22- 24
1.Обоснование выбора (слайд3)
Люди, к счастью, не могут забросать небо пустыми бутылками, полиэтиленовыми пакетами и окурками. Нельзя вылить в небо сточные воды и выкинуть туда отработавшие аккумуляторы. И все же атмосфера загрязняется все сильнее. Страдает нижняя атмосфера, особенно он работы тепловых машин. Поэтому мы заинтересовались отрицательной и положительной ролью тепловых машин в жизни человека.
2.Цель проекта (слайд4)
Выяснить, какую роль играют тепловые машины в жизни человека, и попытаться наметить выход из сложившейся в мире тяжёлой экологической ситуации, связанной с их использованием.
3.Задачи проекта (слайд5)
Познакомится с историей
создания и принципом работы тепловых двигателей.
Выяснить, как зависит
загрязнение атмосферного воздуха от интенсивности движения автотранспорта?
Произвести расчёты количества токсичных
продуктов, образующихся при работе автотранспорта.
Узнать, как минимизировать
это влияние.
4.Гипотеза (слайд 6)
В процессе работы многочисленных тепловых машин возникают тепловые потери, которые, в конечном счете, приводят к повышению внутренней энергии атмосферы, т. е. к повышению ее температуры. Это может привести к таянию ледников и катастрофическому повышению уровня Мирового океана, а вместе с тем к глобальному изменению природных условий. При работе тепловых установок и двигателей в атмосферу выбрасываются вредные для человека, животных и растений оксиды азота, углерода и серы.
5.Проблемный вопрос (слайд 7)
Если выбросы токсичных веществ – это неизбежность в работе автотранспорта то, как их можно уменьшить?
6. Введение (слайд 8)
Современная жизнь человека невозможна без использования самых разнообразных машин, облегчающих его жизнь. С помощью машин человек обрабатывает землю, добывает нефть, руду, прочие полезные ископаемые, передвигается и т.д. Основным свойством машин является их способность совершать работу.
Машины, производящие механическую работу в результате обмена теплотой с окружающими телами, называются тепловыми двигателями. В большинстве таких машин нагревание получается при сгорании топлива, благодаря чему нагреватель получает достаточно высокую температуру. В этих случаях работа совершается за счет использования внутренней энергии смеси топлива с кислородом воздуха. Кроме того, существуют машины, в которых нагревание производится Солнцем, а также проекты машин, использующих разности температур морской воды. Однако пока ни те, ни другие не имеют заметного практического значения. В настоящее время эксплуатируются также тепловые машины, использующие теплоту, выделяющуюся в реакторе, где происходит расщепление и преобразование атомных ядер.
7. Основная часть (слайд 9)
История создания универсальных тепловых машин
Использовать внутреннюю энергию - это значит совершить за счет нее полезную работу, то есть превращать внутреннюю энергию в механическую. В простейшем опыте, который заключается в том, что в пробирку наливают немного воды и доводят ее до кипения (причем пробирка изначально закрыта пробкой), пробка под давлением образовавшегося пара поднимается вверх и выскакивает. Другими словами, энергия топлива переход во внутреннюю энергию пара, а пар, расширяясь, совершает работу, выбивая пробку. Так внутренняя энергия пара превращается в кинетическую энергию пробки.
Если пробирку заменить прочным металлическим цилиндром, а пробку поршнем, который плотно прилегает к стенкам цилиндра и способен свободно перемещаться вдоль них, то получится простейший тепловой двигатель.
История тепловых машин уходит в далекое прошлое. Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. Первый универсальный тепловой двигатель был создан в 1764 г. в России выдающимся изобретателем, механиком Воскресенских заводов на Алтае И. И. Ползуновым. Изобретательность Ползунова не может не вызвать восхищения. Он первым понял, что можно заставить паровую машину приводить в движение не только насос, но и кузнечные мехи. Рабочие органы его машины передавали движение валу отбора мощности. Это качество придавало машине Ползунова свойство универсальности.
С того времени тепловые двигатели приобретали разные вариации.
Паровые машины
История паровых машин начинается лишь в 17 веке. Одним из первых, кто создал действующий прообраз паровой машины, был Дени Папен. Паровая машина Папена, была фактически лишь набросками, моделью. Он так и не сумел создать настоящую паровую машину, которая могла бы использоваться на производстве. Но его труды не были забыты на тысячелетия как труды Герона. Все его идеи нашли применение в следующем поколении паровых машин.
Если точно установить, кто первым в истории техники создал паровую машину очень сложно, то вот кто первым запатентовал и применил на практике свою паровую машину известно достоверно. В 1698 году, Англичанин Томас Севери, зарегистрировал первый патент на устройство «для подъема воды и для получения движения всех видов производства при помощи движущей силы огня…». Как видите описание патента очень расплывчато. В действительности, им был создан первый паровой насос. Единственное что он мог делать, поднимать воду. При этом КПД насоса был крайне низким, потребление угля было просто огромно. Поэтому основное применение насос получил на угольных шахтах. Им откачивали грунтовые воды.
В 1712 году, мир увидел паровую машину Томаса Ньюкомена. Паровая машина Ньюкомена вобрала в себя лучшие идеи из паровой машины Папена и парового насоса Севери. В ней для совершения движения применялся паровой цилиндр с поршнем как в паровой машине Папена. При этом пар получали отдельно, в паровом котле, как в паровом насосе Севери.
Несмотря на серьезный прорыв в создании паровых машин, свое основное распространение машина Ньюкомена получила только как привод для водяных насосов. Главные недостатки, паровой машины Ньюкомена заключались в ее огромных размерах и большом потреблении угля. Попытки применить ее для привода пароходов не увенчались успехом.
Более 50 лет паровая машина Ньюкомена оставалась неизменной. В 1763 году, Джеймсу Уатту, работавшему механиком в университете Глазго, предлагают починить паровую машину Ньюкомена. В процессе работы с машиной Ньюкомена, Уатт приходит к мысли, что неплохо бы ее усовершенствовать.
В 1773 году, Уатт, строит свою первую действующую паровую машину. А в 1774 году, совместно с промышленником Метью Болтоном, Уатт открывает компанию по производству паровых машин. Дела шли успешно и Болтон, просит Уатта создать паровую машину для своего нового листопрокатного завода.
В 1884 году, Уатт создает первую универсальную паровую машину. Ее основное назначение – привод промышленных станков. С этого момента, паровая машина перестает быть привязана к угольным шахтам. Ее начинают применять на заводах, устанавливать на пароходы, создавать поезда.
Именно паровая машина Уатта совершила технологический прорыв в технике. Она открыла новую эпоху в истории техники – эпоху паровых машин.
Реактивный двигатель
Хотя принцип действия реактивного двигателя был известен, по крайней мере, 2000 лет тому назад и был продемонстрирован александрийским философом Героном, тем не менее, его практическое применение должно было ожидать своего времени. Только в текущем столетии стало возможным претворить на практике мечты многих изобретателей об использовании реактивной силы в качестве движущей силы для летательных аппаратов.
Газовая турбина была первоначально разработана как силовая установка промышленного типа, однако ее применение в авиационных турбореактивных и турбовинтовых двигателях мало обязано этой более ранней работе. Первые промышленные и авиационные газовые турбины имели между собой мало общего, за исключением принципа действия, и конструкторы авиационных газотурбинных двигателей различных стран по существу создавали новый тип двигателя, а не приспосабливали двигатели существовавших типов к условиям работы на самолете.
Кто был первым создателем авиационного реактивного двигателя? На этот вопрос не может быть дан простой ответ. Ниже дается обзор развития реактивных двигателей в каждой стране с самого начала, откуда видно, что работы над созданием реактивных двигателей были начаты одновременно и независимо в ряде стран в период между первой и второй мировыми войнами, однако только некоторые из этих начинаний были успешными и сохранились до настоящего времени.
К началу второй мировой войны, в 1939 г., наибольший прогресс в развитии реактивных двигателей 12 был, достигнут в Англии и Германии. Интересно отметить, что в обеих этих странах развитие шло по двум независимым направлениям.
Хотя работы над созданием реактивных двигателей в Германии были начаты несколько позднее, чем в Англии, тем не менее, первый успешный полет реактивного самолета с газотурбинным двигателем в Германии был осуществлен почти на два года раньше, чем в Англии, а самолет с ракетным двигателем в Германии совершил первый полет еще раньше.
Кроме Германии и Англии, следует отметить еще ряд стран, где проведены подобные работы. В Швеции газовая турбина конструкции Лисхольма была запатентована в 1933 г., а в 1934 г. был уже испытан небольшой турбореактивный двигатель. Во Франции Ледюк проводил эксперименты, с прямоточными воздушно-реактивными двигателями начиная с 1929 г. и в 1940 г. приступил к строительству самолета с прямоточным воздушно-реактивным двигателем. В Венгрии Ендрассик построил и испытал авиационный турбовинтовой двигатель в 1941 г. В США к 1940 г. над созданием реактивных двигателей работали две самолетостроительные фирмы. Однако все эти работы были прекращены, за исключением работ Ледюка, которые продолжались во время и после войны.
В настоящее время в каждой стране авиационная промышленность работает над развитием реактивных двигателей, и лишь немногие моторостроительные фирмы не переключились с производства поршневых двигателей на производство реактивных двигателей. Ниже приводится обзор развития авиационных реактивных двигателей по странам. Обзор учитывает только действительно созданные двигатели, а не предполагавшиеся их проекты.
Двигатель внутреннего сгорания
Первый двигатель, работавший светильном газе, изобрёл в 1860 году французский механик Этьен Ленуар (1822-1900). Рабочим топливом в его двигателе служила смесь светильного газа (горючие газы в основном метан и водород) и воздуха. Конструкция имела все основные черты будущих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндром с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл.
Ленуара была лишь прообразом реального двигателя, она требовала серьёзного усовершенствования. Достаточно сказать, что её коэффициент полезного действия составлял всего 0.04, т.е. Лишь 4% теплоты сгоревшего газа тратилось на полезную работу, а остальные 96% уходили с отработанными газами. Нагревали корпус и т.п. Надёжно работали свечи выпускной золотник, для охлаждения двигателя требовалось очень много воды. В 1862 г.
Французский инженер Альфонс Бо Де Роша (1815-1891) предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы последнего становилось сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Однако осуществить свою идею Бо Де Роша не сумел. Такой двигатель создал в 1876 г. Служащий из
Кёльна (Германия) Николаус Август Отто (1832-1891). Над его конструкцией изобретатель напряженно трудился и добился более высокого КПД, чем у существовавших тогда паровых машин.
В течение нескольких лет Бенцу и Даймлеру пришлось заниматься усовершенствованием двигателя. В результате при поддержки состоятельных людей Карл Бенц даже построил небольшой завод по производству газовых двигателей. В поисках более эффективных, чем светильный газ, автомобильного топлива Готлиб Даймлер совершив 1881г. Поездку на юг России, где ознакомился с процессами переработки нефти. Один из её продуктов, лёгкий бензин, оказался как раз таким источником энергии, который искал изобретатель: бензин хорошо испаряется, быстро и полностью сгорает, удобен для транспортировки.
В 1883г. Даймлер предложил конструкцию двигателя, который мог работать и на газе, и на бензине; все последующие автомобильные двигатели Даймлера были рассчитаны только на жидкое топливо. Переход от газа к бензину позволил в несколько раз увеличить обороты коленчатого вала, доведя его до 900об./мин; почти вдвое возросла удельная мощность двигателя (т.е. приходящаяся на 1 л суммарного-рабочего-объёма его цилиндров). Работа первопроходцев всегда требует энтузиазма и смелости. Награда за их настойчивость становится благодарность потомков. Первая самоходная коляска Бенца с бензиновым мотором была трехколесной. Даймлур начинал с двухколёсного «моторного велосипеда».
Изобретения Даймлера и Бенца соотечественники встретили холодно.
Благопристойных горожан беспокоил треск бензиновых двигателей; «знатоки» утверждали к тому же, что мотор «безжалостного экипажа» непременно взорвётся. В итоге Даймлеру пришлось испытывать свой автомобиль по ночам на загородных дорогах. А Бенца полиция обязала вперед сообщать свой маршрут места остановок, чтобы привести в готовность пожарные команды.
Принцип работы тепловых машин.
Паровые машины
Паровые двигатели были установлены и приводили в движение большую часть паровозов в период начала 1800 и вплоть до 1950 годов прошлого века. Хочется отметить, что принцип работы этих двигателей всегда оставался неизменным, несмотря на изменение их конструкции и габаритов.
Для генерации подаваемого на двигатель пара использовались котлы, работающие как на дровах и угле, так и на жидком топливе.
Первый такт
Пар из котла поступает в паровую камеру, из которой через паровую задвижку-клапан (обозначена, синим цветом) попадает в верхнюю (переднюю) часть цилиндра. Давление, создаваемое паром, толкает поршень вниз к НМТ. Во время движения поршня от ВМТ к НМТ колесо делает пол оборота.
Выпуск
В самом конце движения поршня к НМТ паровой клапан смещается, выпуская остатки пара через выпускное окно, расположенное ниже клапана. Остатки пара вырываются наружу, создавая характерный для работы паровых двигателей звук.
Второй такт
В то же самое время, смещение клапана на выпуск остатков пара открывает вход пара в нижнюю (заднюю) часть цилиндра. Созданное паром в цилиндре давление заставляет поршень двигаться к ВМТ. В это время колесо делает еще пол оборота.
Выпуск
В конце движения поршня к ВМТ остатки пара освобождаются через все тоже выпускное окно.
Цикл повторяется заново.
Паровой двигатель имеет т.н. мертвую точку в конце каждого хода, когда клапан переходит от такта расширения к выпуску. По этой причине каждый паровой двигатель имеет два цилиндра, что позволяет запускать двигатель из любого положения.
Реактивный двигатель
При всей своей мощи и кажущейся невероятной сложности - ракетные двигатели на самом деле имеют довольно простой принцип работы.
Для того чтобы работать в условиях космоса, ракетные двигатели должны иметь собственный запас кислорода для обеспечения сжигания топлива. Топливно-воздушная смесь впрыскивается в камеру сгорания, где происходит ее постоянное сжигание. Образующийся во время сгорания газ под очень большим давлением высвобождается наружу через сопло, создавая реактивную силу и заставляя ракетный двигатель, а вместе с ним и ракету двигаться в противоположном направлении.
Наглядный пример реактивной силы в повседневной жизни это обычный воздушный шарик. Если его надуть и отпустить, не завязывая, то шарик будет двигаться за счет реактивной силы, создаваемой вылетающим из него воздухом.
Двигатель внутреннего сгорания
Подробнее хотелось бы остановиться на двигателе внутреннего сгорания.
Основы устройства поршневого ДВС
Основными частями ДВС являются кривошипно-шатунный механизм и газораспределительный механизм, а также системы питания, охлаждения, зажигания и смазочная система. Кривошипно-шатунный механизм преобразует прямолинейное возвратно- поступательное движение поршня во вращательное движение коленчатого вала. Механизм газораспределения обеспечивает своевременный впуск горючей смеси в цилиндр и удаление из него продуктов сгорания. Система питания предназначена для приготовления и подачи горючей смеси в цилиндр, а также для отвода продуктов сгорания.
Смазочная система служит для подачи масла к взаимодействующим деталям с целью уменьшения силы трения и частичного их охлаждения, наряду с этим циркуляция масла приводит к смыванию нагара и удалению продуктов изнашивания. Система охлаждения поддерживает нормальный температурный режим работы двигателя, обеспечивая отвод теплоты от сильно нагревающихся при сгорании рабочей смеси деталей цилиндров поршневой группы и клапанного механизма. Система зажигания предназначена для воспламенения рабочей смеси в цилиндре двигателя.
Итак, четырехтактный поршневой двигатель состоит из цилиндра и картера, который снизу закрыт поддоном. Внутри цилиндра перемещается поршень с компрессионными (уплотнительными) кольцами, имеющий форму стакана с днищем в верхней части. Поршень через поршневой палец и шатун связан с коленчатым валом, который вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере. Коленчатый вал состоит из коренных шеек, щек и шатунной шейки. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал составляют так называемый кривошипно-шатунный механизм. Сверху цилиндр накрыт головкой с клапанами и, открытие и закрытие которых строго согласовано с вращением коленчатого вала, а, следовательно, и с перемещением поршня. Перемещение поршня ограничивается двумя крайними положениями, при которых его скорость равна нулю. Крайнее верхнее положение поршня называется верхней мертвой точкой (ВМТ), крайнее нижнее его положение - нижняя мертвая точка (НМТ). Безостановочное движение поршня через мертвые точки обеспечивается маховиком, имеющим форму диска с массивным ободом. Расстояние, проходимое поршнем от ВМТ до НМТ, называется ходом поршня S, который равен удвоенному радиусу R кривошипа: S=2R. Пространство над днищем поршня при нахождении его в ВМТ называется камерой сгорания; ее объем обозначается через Vс; пространство цилиндра между двумя мертвыми точками (НМТ и ВМТ) называется его рабочим объемом и обозначается Vh. Сумма объема камеры сгорания Vс и рабочего объема Vh составляет полный объем цилиндра Vа: Vа=Vс+Vh. Рабочий объем цилиндра (его измеряют в кубических сантиметрах или метрах): Vh=пД^3*S/4, где Д - диаметр цилиндра. Сумму всех рабочих объемов цилиндров многоцилиндрового двигателя называют рабочим объемом двигателя, его определяют по формуле: Vр=(пД^2*S)/4*i, где i - число цилиндров. Отношение полного объема цилиндра Va к объему камеры сгорания Vc называется степенью сжатия: E=(Vc+Vh)Vc=Va/Vc=Vh/Vc+1. Степень сжатия является важным параметром двигателей внутреннего сгорания, т.к. сильно влияет на его экономичность и мощность.
Принцип работы
Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании работы теплового расширения нагретых газов во время движения поршня от ВМТ к НМТ. Нагревание газов в положении ВМТ достигается в результате сгорания в цилиндре топлива, перемешанного с воздухом. При этом повышается температура газов и давления. Т.к. давление под поршнем равно атмосферному, а в цилиндре оно намного больше, то под действием разницы давлений поршень будет перемещаться вниз, при этом газы - расширяться, совершая полезную работу. Чтобы двигатель постоянно вырабатывал механическую энергию, цилиндр необходимо периодически заполнять новыми порциями воздуха через впускной клапан и топливо через форсунку или подавать через впускной клапан смесь воздуха с топливом. Продукты сгорания топлива после их расширения удаляются из цилиндра через впускной клапан. Эти задачи выполняют механизм газораспределения, управляющий открытием и закрытием клапанов, и система подачи топлива. Рабочим циклом двигателя называется периодически повторяющийся ряд последовательных процессов, протекающих в каждом цилиндре двигателя и обусловливающих превращение тепловой энергии в механическую работу. Если рабочий цикл совершается за два хода поршня, т.е. за один оборот коленчатого вала, то такой двигатель называется двухтактным. Автомобильные двигатели работают, как правило, по четырехтактному циклу, который совершается за два оборота коленчатого вала или четыре хода поршня и состоит из тактов впуска, сжатия, расширения (рабочего хода) и выпуска.
8. Роль тепловых машин (слайд 10)
Открытие ТМ приходится на индустриальный период в истории взаимодействия общества и природы и является кульминацией техногенной эпохи. Этот период охватывает время с 17 века до середины 20 века.
Для улучшения своего благосостояния человек изобретает не только машины. Качественно изменяется химическое воздействие человека на биосферу вследствие синтеза новых веществ, рассеивания загрязнений на огромные территории. Многократно превышается выработка тепла за счёт сжигания горючего.
Мы видим, что кроме положительного эффекта от использования ТМ проблема имеет и другую сторону.
Учёные, делая открытия, не задумывались об их последствиях для окружающей среды. На первых порах экосистемы биосферы, благодаря естественным процессам саморегуляции, в основном справлялись с этими взаимодействиями, но по мере возрастания масштабов и темпов производственной деятельности возможности восстановления экосистем оказались исчерпаны. Стали наблюдаться заметные изменения в биологических, химических, физических показателях биосферы.
Плюсы использования тепловых машин.
Паровые двигатели имели огромное значение до середины XX века, так как были основными на железной дороге. Сегодня там большее распространение получили дизельные двигатели, то есть ДВС. Они широко используются в автомобильном транспорте: их устанавливают на автомашинах, мотоциклах, мопедах, грузовых автомобилях. Кроме автотранспорта, ДВС используют на железнодорожном транспорте в легкой авиации, в бензопилах, газонокосилках, на различном сельскохозяйственном оборудовании, тракторах, комбайнах. Этот вид двигателей хорош своей сравнительно высокой мощностью при относительно небольших размерах. Мощные паровые турбины используются и на водном транспорте, и на всех АЭС, где для получения пара высокой температуры используют энергию атомных ядер. Паровые турбины установлены и на ТЭЦ, которые вырабатывают более 80 % энергии для страны. Именно паровые турбины приводят в движение роторы генераторов электрического тока.
И, наконец, перейдем к третьему типу тепловых двигателей, реактивных. Преимуществом РД перед паровыми и ДВС является высокий КПД, до 60 %. Следовательно, РД целесообразно устанавливать на авиационном и космическом транспорте.
На лёгких самолётах используются поршневые двигатели, а на больших лайнерах устанавливают реактивные двигатели. Это очень выгодно, так как если реактивный двигатель заменить поршневым такой же мощности, то из-за громоздкости и тяжести последнего его будет невозможно установить на самолёт. Яркий пример применения в авиации реактивных двигателей - «ТУ-144» и британский «Конкорд».
Для космического транспорта также используют реактивные двигатели. Они позволяют развить высокую скорость, чтобы многотонный космический корабль смог преодолеть гравитационные силы Земли и выйти на околоземную орбиту.
Таким образом, тепловые двигатели играют положительную роль в жизни и развитии человечества, находят широкое применение в транспорте, торговле, выработке электроэнергии, исследовании космоса и планет.
Минусы использования тепловых машин.
Человек долго использовал двигатель внутреннего сгорания, не зная о его отрицательном воздействии на человека, животных и растения. Лишь в последнее время это отрицательное воздействие заметили и начали с ним бороться. Основными загрязнителями атмосферы являются машины, особенно грузовики. Количество и концентрация вредных веществ в выхлопах зависят от вида и качества топлива. В основном это такие вещества, как углекислый газ, угарный газ, оксиды азота, гексен, пентен, кадмий, серный ангидрид сернистый ангидрид, свинец, хлор и некоторые его соединения. Эти вещества отрицательно воздействуют на человека, животных, растения и вызывают глобальные изменения в биосфере.
Теперь конкретно рассмотрим их воздействие. Углекислый газ, угарный газ, оксиды серы, оксиды азота являются «парниковыми» газами, то есть вызывают парниковый эффект, выражающийся в повышении температуры у поверхности Земли. Его механизм заключается в образовании особого слоя в атмосфере, который отражает тепловые лучи, идущие от Земли, не давая им уходить в космическое пространство. Это может привести к таянию льда в полярных областях и, как следствие, к повышению уровня Мирового океана. Но надо сказать, что тепловой эффект почти компенсируется ледниковым эффектом. Последний вызывается слоем пылевых частиц, которые отражают тепловые лучи, идущие от Солнца, обратно в космос.
В год образуется 2,5-10 тонн СО, 7 млн. тонн СО2. Угарный газ токсичен, образует с гемоглобином крови прочное соединение - карбоксигемоглобин, что препятствует поступлению достаточного количества О2 в мозг и, как следствие, увеличивает число психических заболеваний. SO2, N0 являются мутагенами, тератогенами, образуют с туманом или дождем смог и кислотные дожди. Окиси серы с водой образуют серную кислоту, а оксид азота образует азотную и азотистую кислоты. У человека они вызывают поражения кожи, обструктивный рахит, отёк легких. У животных также наблюдаются нарушения жизнедеятельности, и даже гибель. У растений в первую очередь поражаются листья, а в дальнейшем гибнет все растение. Так, в Скандинавии наблюдается массовая гибель лесов по этой причине. Также эти дожди вызывают коррозию металлов и разрушение зданий. Кроме того, оксиды азота способствуют разрушению озонового слоя.
Кадмий отрицательно воздействует на костную и половую системы, кору надпочечников, зубы, нарушает углеродный обмен. При большой концентрации он вызывает болезнь «итай-итай».
Свинец является тератогеном, вызывает у грудных детей нарушение ЦНС, костной системы, слуха, зрения - и в дальнейшем смерть. У взрослых он вызывает нарушение кровеносной системы, импотенцию.
Также ДВС поглощают кислород, уменьшая его концентрацию в атмосфере.
Рассмотрим частный случай - автомобиль. Да, человек не мыслит сейчас своего существования без автотранспорта, но если посмотреть на это удобство с другой точки зрения, то количество выбрасываемых автомобилем продуктов сгорания заставляет ужаснуться.
Один легковой автомобиль ежегодно поглощает из атмосферы больше 4 тонн О2, выбрасывает с выхлопными газами около 800 кг СО, 40 кг оксидов азота, 200 кг различных углеводородов.
Автомобильные выхлопные газы - смесь примерно 200 веществ. В них содержатся углеводороды - не сгоревшие или не полностью сгоревшие компоненты топлива, среди которых большое место занимают непредельные углеводороды этиленового ряда, особенно гексен и пентен. Их доля возрастает в 10 раз, когда двигатель работает на малых оборотах или в момент увеличения скорости, то есть во время заторов или у красного сигнала светофора. СО2 и большинство других выбросов тяжелее воздуха, поэтому они скапливаются у поверхности земли. Оксид углерода (I) соединяется с гемоглобином крови и мешает ему нести кислород в ткани организма. Оксиды азота играют большую роль в образовании продуктов превращения углеводородов в атмосферном воздухе. Из-за неполного сгорания топлива в двигателе автомашин часть углеводородов превращается в сажу, содержащую смолистые вещества. В 1 л бензина может содержаться 1 г тетраэтилсвинца, который разрушается и выбрасывается в атмосферу в виде соединения свинца. Свинец - один из основных загрязнителей внешней среды, его поставляют главным образом современные двигатели с высокой степенью сжатия, выпускаемые автомобильной промышленностью.
Мы провели исследование и вычислили количество токсичных продуктов, образующихся при работе автотранспорта.
|
0,217 |
||||||||
|
0,217 |
||||||||
|
0,217 |
||||||||
Подсчитаем массу выделившихся токсичных продуктов на каждом участке:
1)M1=820,3г+79,08г+237,2г=1136,58г
2)M2=776,22г+39,54г+58,2г=937,94г
3)M3=837,9г+1188,6г+237,2г=1193,7г
Подсчитаем общую массу выделившихся продуктов на трёх участках:
Мобщ=1136,58г+937,94г+1193,7г=3304,22г
Таким образом, за 10 минут в окружающую среду выделяется около 3кг токсичных продуктов. Нетрудно подсчитать, что в сутки выбрасывается около 432кг, а в год до 105кг.
И это только на трех светофорах, а таких светофорах в городе много, а в мире…
Нужно задуматься, ведь или люди сделают так, чтобы в воздухе было меньше дыма, или дыма сделает так, что на Земле станет меньше людей.
10. Рекомендации (слайд13,14)
Интенсивность дорожного движения везде огромна. Оно дает такое загрязнение воздуха, что его не сравнить даже с выбросами промышленных объектов. Транспорт создаёт 45-50 % всего загрязнения.
Итак, есть два способа уменьшения загрязнения воздуха дорожно-транспортными средствами. Первый - сократить количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу каждым автомобилем. Второй - использовать как можно больше те транспортные средства, которые потребляют меньше горючего и, следовательно, меньше загрязняют атмосферу.
Чтобы остановить загрязнение, необходим более строгий всесторонний контроль за дорожно-транспортными средствами. Примером может служить следующее начинание: с 1 января 1993 года все новые автомобили, предназначенные для продажи в страны Европейского Сообщества, должны быть снабжены каталитическими контакторами. Это маленькое устройство устраняет большую часть углеводородов и окисей азота и углерода, вредных для организма человека. А как мы уже говорили, их присутствие в атмосфере в больших количествах создает парниковый эффект, что грозит глобальным потеплением на планете. Ещё одна проблема - свинец, добавляемый к бензину для большей эффективности работы двигателя. Он очень ядовит и опасен, особенно для организма маленьких детей. Поэтому в настоящее время у нас в стране запрещено использование этилированного бензина. Как показали исследования, выхлопные газы двигателя имеет наибольшую токсичность в первые 5 минут работы, когда он еще холодный. Оригинальный способ решения этой проблемы предложила одна женщина: этот воздух собирается в герметичный мешок находящийся под задним сиденьем автомобиля, а когда двигатель прогревается, он поступает в цилиндры и догорает.
Огромную помощь в борьбе с загрязнением воздуха могли бы оказать и сами владельцы автомобилей, если бы начали чаще пользоваться общественным транспортом или ездить с малой скоростью, ведь это уменьшит выброс токсичных соединений. Так же одним из способов решения данной проблемы является использование в городах малолитражных автомобилей. Не зря экологи обеспокоены увеличением количества мощных джипов на городских улицах, использование которых в городской черте не оправдано. Недавний опрос владельцев автомобилей показал, что их личный транспорт - главный виновник загрязнения воздуха, ездить медленно или, тем более, отказаться от личного транспорта они не желают. Для того чтобы такое желание появилось, надо основательно улучшить работу общественного транспорта. А поскольку она пока далека от совершенства, нечего удивляться тому, что частные автомобили наводняют городские улицы.
В настоящее время, когда автомобиль с бензиновым двигателем стал одним из существенных факторов, приводящим к загрязнению окружающей среды, специалисты все чаще обращаются к идее создания «чистого» автомобиля - электромобиля. В некоторых странах начинается их серийное производство. С целью стимулирования производства электромобилей государство обязывает каждый из автомобильных заводов выпускать хотя бы одну модель электромобиля.
В нашей стране производятся электромобили пяти марок. Электромобиль Ульяновского автозавода (УАЗ-451-МИ) отличается от остальных моделей системой электродвижения на переменном токе и встроенным зарядным устройством. Зарядное устройство снабжено преобразователем тока, допускающим применение легкого и низкооборотного тягового двигателя. Машины этой марки уже используются в Москве для доставки продуктов в магазины и школы.
В интересах защиты окружающей среды считается целесообразным постепенный перевод автотранспорта на электротягу, особенно в крупных городах. Предлагается, используя существующие типы источников тока, с определенным их усовершенствованием, создать и передать в эксплуатацию электромобили, могущие экономически и технически конкурировать с обычными автомобилями. Прогноз таков: если в 2000 году существовало 5 % электромобилей от всего числа автомобилей, то в 2025-м ожидается рост их числа до 15%.
Как было сказано моими коллегами, основным источником загрязнения атмосферы являются выхлопные газы. Но эта проблема решаема, если ДВС заменить на электродвигатели, используемые в электромобилях.
Электродвигатели, преобразуя электрическую энергию в механическую, применяются в промышленности, сельском хозяйстве, на транспорте и в быту. Толчком для создания электродвигателей явилось изобретение шотландского священника Роберта Стирлинга в 1816 г. Его машина, которую он назвал «экономайзер», получила признание как надёжная паровая машина, которая никогда не взрывалась, как это довольно часто случалось с другими типами паровых двигателей в те времена. Позже, в 1889 г., талантливым инженером Доливо-Добровольским был изобретён асинхронный двигатель.
Известен один любопытный факт: специалистами МАЗа бы разработан проект создания обитаемой базы на Луне. Проектом предусматривается постепенное строительство: начиная с маленького обитаемого модуля и до большой производственной базы. Но вот что интересно: для работ был выбран атомный реактор 8Р-100 и 8 электрических генераторов, работающих от двигателя Стирлинга. В качестве дополнительного источника на первом этапе строительства предусмотрено использование солнечных батарей.
Итак, мы видим, что без ДВС можно обойтись, заменив их и электродвигатели. Но примеры, приводимые мной выше, относятся к использованию электродвигателей в космосе, промышленности. А как же быть с транспортом, ведь больше всего вреда от него. И здесь выход есть. Нужно всего лишь заменить автобусы и маршрутные такси на троллейбусы и трамваи. А в качестве индивидуального транспорта, как это ни парадоксально, использовать велосипед. Конечно, автомобиль гораздо комфортнее и удобнее, но представьте, что вам придется выбирать между велосипедом и тем вредом, который причиняется нашему здоровью выхлопными газами. Мы думаем, что большинство выберет велосипед.
Ежегодно от экологического иммунодефицита умирают более 250 тысяч россиян, сотни тысяч заболевают. Причина - в непосредственном воздействии токсикантов, аллергенов, мутагенов при неблагоприятной экологической обстановке. За последние годы по стране, показатель смертности населения в два раза превысил показатель рождаемости.
Нам бы хотелось затронуть именно следующие проблемы.
1. Загрязнение почв и причины этого:
- металлы и их соединения;
- удобрения и ядохимикаты;
- эрозия почв.
Необходимо применять следующие комплексные меры: почвозащитные севообороты, вспашка поперёк склона, выравнивание колеи, применение удобрений, клейких веществ, удерживающих частицы почвы, и др.
2. Отрицательное влияние человеческой деятельности на животный мир планеты:
- разрушение мест обитания;
- вытеснение и уничтожение отдельных видов;
- загрязнение территорий токсичными веществами.
Возможно следующее решение проблемы: создание охраняемых территорий, в которых бы сохранялись и восстанавливались
исчезающие виды животных.
3. Загрязнение водоёмов, причины этого:
- металлы: ртуть, свинец, кадмий;
- хлорорганические и фосфорорганические соединения;
- поверхностно-активные вещества;
- нефть.
4. Влияние загрязнений окружающей среды на организм человека.
Попадая в организм человека, соединения металлов вызывают тяжелые заболевания;
- ионы ртути вступают в соединение с группами белков и прочно удерживаются в организме. Ртуть вызывает расстройства ЦНС, такие как паралич, нарушение слуха, зрения;
- кадмий вызывает различные формы рака, хрупкость и ломкость костей, поражение почек;
- свинец отравляет клетки мозга, угнетает функции нервной системы, снимает быстроту реакций;
- стронций: замена кальция в костях на этот металл приводит к рыхлости и ломкости костей, расстройству опорно-двигательной системы, облучению костного мозга.
Каковы же задачи восстановления природных ресурсов и охраны окружающей среды?
- Локальный и глобальный экологический мониторинг;
- восстановление и охрана лесов от пожаров, вредителей;
- охрана и разведение редких видов растений и животных;
- международное сотрудничество по охране природы;
- расширение и увеличение числа заповедных зон;
- рациональный подход к использованию биологических минеральных ресурсов.
Экологическая обстановка в Трехгорном также довольно сложная. Для подтверждения этих слов мы не будем приводить какие-то цифры, а просто поделимся некоторыми своими наблюдениями.
Если смотреть с горы, на котором стоит наш город в сторону промышленного района можно заметить, что город окутан серой дымкой.
Возвращаясь из поездки на природу в город, мы чувствуем, что нам стало труднее дышать.
Природные газы, примеси CO2, содержащиеся в атмосфере, сконцентрировались, и в результате на улицах промышленного района очень часто стоит неприятный запах.
По-моему, эти примеры достаточно ясно характеризуют нынешнюю экологическую обстановку в городе. Необходимо принимать меры по её улучшению. Что же нужно сделать, что бы наш родной город стал чистым и красивым?
1. Озеленение города. Растения поглощают углекислый газ выделяют кислород.
2. Уничтожение пустырей, что способствует уменьшению выветривания почв, а следовательно, содержание пыли в воздухе уменьшается.
3. Проводить техосмотр автомобилей 2 раза в год, так как от состояния двигателя зависит количество вредных веществ, выбрасываемых автомобилем в атмосферу.
4. Сделать более доступным ремонт автомобиля.
5. Ужесточить санкции по отношению к нарушителям.
11. Заключение (слайд15)
Из своей работы мы сделали вывод, что с изобретением тепловых двигателей власть человека над природой увеличилась. Но человек – часть природы, поэтому, чтобы жить на Земле без страха за своё будущее, за своё здоровье, любоваться красотами природы, нужно беречь наш дом, иначе можно погибнуть. Ведь если Мы сделаем так, чтоб в воздухе было меньше ДЫМА, или ДЫМ сделает так, что на планете станет меньше ЛЮДЕЙ.
12. Литература (слайд 16)
1. Техническое обслуживание и ремонт автомобилей, Власов, В.М.,2010 г.
2. Техническое обслуживание «Москва» Высшая школа, 2010 г.
3. Ремонт автомобилей «Москва просвещение» год выпуска, 2009 г.
4. Ремонт автомобиля «Патриот» издательство И.М. Юрковский, 2009г.
5. Устройство автомобиля Москва «Высшая школа», 2010г.
Пример такого расчета:
|
0,217 |
||||||||
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Выбранный для просмотра документ влияние тепловых машин на жизнь человека.ppt
Скачать материал "Исследовательский проект о влиянии тепловых машин на экологию"
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
1 слайд
Авторы проекта:
Денисов Никита
Богатырев Антон
Группа 331
Руководитель проекта:
преподаватель А.В. Нефедов
Юрюзань , 2017г.
Исследовательский проект
2 слайд
Содержание
Обоснование выбора
Цель проекта
Задачи проекта
Гипотеза
Проблемный вопрос
Введение
Основная часть
Роль тепловых машин
Проведение наблюдений
Рекомендации
Заключение
Список литературы
3 слайд
Обоснование выбора:
4 слайд
Цель проекта
5 слайд
6 слайд
Таянье ледников
Катастрофическое повышение уровня Мирового океана
Гипотеза
7 слайд
Проблемный вопрос
Если выбросы токсичных веществ – это неизбежность в работе автотранспорта то, как их можно уменьшить?
8 слайд
С помощью машин человек обрабатывает землю, добывает нефть, руду, прочие полезные ископаемые, передвигается и т.д.
Современная жизнь человека невозможна без использования самых разнообразных машин, облегчающих его жизнь.
Введение
9 слайд
Основная часть
Паровая машина
Реактивный двигатель
Двигатель внутреннего сгорания
10 слайд
Учёные, делая открытия, не задумывались об их последствиях для окружающей среды.
Роль тепловых машин
11 слайд
Мы провели исследование и вычислили количество токсичных продуктов, образующихся при работе автотранспорта. Подсчет вели на трёх участках дороги.
Проведение наблюдений.
12 слайд
Из таблиц видно, что за 10 минут в окружающую среду выделяется около 3кг токсичных продуктов. Нетрудно подсчитать, что в сутки выбрасывается около 432кг, а в год до 105кг. И это только на трех светофорах, а таких светофоров в городе много, а в мире…
13 слайд
1. Озеленение города. Растения поглощают углекислый газ, выделяют кислород.
2. Уничтожение пустырей, что способствует уменьшению выветривания почв, а следовательно, содержание пыли в воздухе уменьшается.
3. Проводить техосмотр автомобилей 2 раза в год, так как от состояния двигателя зависит количество вредных веществ, выбрасываемых автомобилем в атмосферу.
4. Сделать более доступным ремонт автомобиля.
5.Ужесточить санкции по отношению к нарушителям.
Рекомендации.
14 слайд
15 слайд
Заключение
16 слайд
Список литературы
1Техническое обслуживание и ремонт автомобилей, Власов, В.М.,2010 г.
2. Техническое обслуживание «Москва» Высшая школа, 2010 г.
3.Ремонт автомобилей «Москва просвещение» год выпуска, 2009 г.
4.Ремонт автомобиля «Патриот» издательство И.М. Юрковский, 2009г.
5. Устройство автомобиля Москва «Высшая школа», 2010г.
17 слайд
Спасибо
за
внимание!
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Рабочие листы
к вашим урокам
Скачать
Исследовательский проект о влиянии тепловых машин на экологию
В данном исследовательском проекте мы поднимаем вопрос о влиянии тепловых машин на окружающую среду, их отрицательные факторы на природные и атмосферные явления, которые повлекут за собой изменения в климатических условиях, которые будут пагубно сказываться на все живое на планете.
6 672 630 материалов в базе
Настоящий материал опубликован пользователем Нефедов Александр Васильевич. Инфоурок является информационным посредником и предоставляет пользователям возможность размещать на сайте методические материалы. Всю ответственность за опубликованные материалы, содержащиеся в них сведения, а также за соблюдение авторских прав несут пользователи, загрузившие материал на сайт
Если Вы считаете, что материал нарушает авторские права либо по каким-то другим причинам должен быть удален с сайта, Вы можете оставить жалобу на материал.
Удалить материал
Ваша скидка на курсы
40%
Курс профессиональной переподготовки
500/1000 ч.
Курс повышения квалификации
72 ч.
Курс повышения квалификации
72/144/180 ч.
Курс повышения квалификации
72 ч.
Мини-курс
3 ч.
Мини-курс
10 ч.
Оставьте свой комментарий
Авторизуйтесь, чтобы задавать вопросы.