Наносит ли ущерб природе работа тепловых двигателей

Экологические проблемы, связанные с применением тепловых машин

Технологический прогресс за последнее столетие сделал большой скачок вперед и не собирается останавливаться. С ростом развития и количества ТЭС, систем теплоэнергетики, уровня теплоэнергопотребления увеличивается и негативное влияние на окружающую среду. В результате возникли острые экологические проблемы, связанные с применением тепловых машин, в числе которых большое количество опасных выбросов в атмосферу. Выхлопы являются результатом сгорания топлива тепловых машин и причиной загрязнения окружающей среды.

Что такое тепловая машина

Речь идет о двигателях и упрощенных механизмах, которые используют тепловую энергию для приведения в действие автомобилей, железнодорожных составов, морского судна, самолетов, технику на производстве. Когда-то открытие такого механизма дало мощный толчок для развития промышленности.

С тепловыми машинами человек сталкивается ежедневно. По сути даже холодильник является тепловой установкой. Но в отличие от более мощных механизмов, работающих на использовании тепла, холодильник не выбрасывает в атмосферу опасные вещества.

Большое количество транспорта, работающего за счет двигателей внутреннего сгорания, принадлежит к категории тепловых машин. Турбореактивные моторы двигают самолеты и вертолеты. С помощью ракетных двигателей работают космические корабли и спутники планеты. Сельскохозяйственная техника также оснащена тепловыми машинами.

Негативное действие тепловых механизмов

Тепловые машины наносят непоправимый вред экологии. Результатом сжигания нефти, угля становится выделение опасных для человечества, флоры, фауны азотных и серных соединений. Также тепловые процессы связаны с использованием атмосферного кислорода, что ведет к снижению его уровня в воздухе.

К тому же топливо для производства тепла не способно полностью сгорать, из-за чего выбрасываются частицы сажи, золы, которой дышат люди. Отходы ТЭС, двигателей внутреннего сгорания в виде хлора, угарного газа, сернистых соединений после выхлопа в атмосферу могут осаждаться в почву. Моторы авто выбрасывают в большом количестве свинец.

Атомные электростанции имеют свои проблемы, влияющие на экологию. Здесь важно в результате деятельности тепловых машин правильно утилизировать радиоактивные отходы.

Экологическая проблема, связанная с применением тепловых машин, связана не только с выбросами выхлопов и загрязнением среды. Результатом использования тепла становится нагревание воздушного пространства. Негативным итогом теплового загрязнения становится и повышение количества углекислого газа в атмосфере, что провоцирует «парниковый эффект». Это ведет к глобальному потеплению, таянию льдов, повышению уровня Мирового океана.

Пути устранения проблемы

Отказаться от использования тепловых машин невозможно, но можно снизить ущерб от влияния отходов теплоэнергетического производства.

Существуют два пути решения проблемы:

  1. Грамотное размещение теплоэлектростанций.
  2. Защита среды от загрязнения.

Для достижения максимального эффекта следует реализовывать данные идеи одновременно, в комплексе.

Размещение теплоэлектростанций

Пространство под строительство ТЭС, ТЭЦ регламентируется требованиями, ограничениями из экологических соображений. Следует учитывать уровень загрязнения в зоне строительства. Если на планируемом для размещения ТЭС пространстве уже значительно превышен уровень загрязнения или подходит к этому значению, строить здесь станцию не рекомендуется.

Если же фон загрязнений на планируемом для строительства месте низкий, следует учесть ряд факторов:

  • розу ветров;
  • количество осадков;
  • уровень выбросов;
  • системы очистки.

Устанавливая ТЭЦ в пределах населенного пункта, важно учесть расположение рядом лесополосы, что способствует снижению уровня шума для близстоящих домов, а также задерживанию пыли, вредных выбросов в сторону жилых зданий.

Перед строительством тепловой станции необходимо заранее подумать об использовании безопасного топлива, спланировать систему очистки и устранения отходов, снижающую выбросы загрязняющих элементов.

Защита атмосферы

Чтобы защитить окружающую среду от вредных выбросов диоксида серы, станции применяют метод рассеивания отходов в более высоких атмосферных слоях. Для этого на предприятиях устанавливают дымовые трубы внушительной высоты (до 420 м).

Для снижения уровня выхлопа сернистого газа на станциях используют сероулавливающие установки.

Важно разрабатывать энергосберегающие технологии, приводящие к снижению отходов в атмосферу.

Источник

Задания для оценки знаний по теме «Экологические проблемы использования тепловых машин» с ответами

Что такое тепловая машина

Тепловая машина (ТМ) – тип двигателя, преобразующий тепло в полезную работу. Он состоит из трех элементов:

К тепловым машинам относятся все бензиновые и дизельные автомобильные моторы, паровые турбины и котлы, реактивные и ракетные двигатели.

Тепловые двигатели (ТД) распространены повсеместно: на транспорте, в энергетике, промышленности. Изобретение паровой машины привело к индустриальной революции XVIII-XIX столетий, радикально изменило облик нашего мира.

Проблемы, возникшие при внедрении тепловых двигателей

При внедрении тепловых двигателей возникло также и много проблем, среди них надо выделить социальные проблемы и проблемы экологического плана.

Тепловые двигатели изменили мир. Они увеличили производительность труда рабочих во много раз и там, где раньше работу выполнял десяток рабочих остался только один. Поэтому внедрение тепловых двигателей привело в массовой безработице, народным волнениям, например можно вспомнить движение луддистов в Англии. Показать содержимое по тегу помпа для кофемашины.

Но развитие промышленности не остановить и использование тепловых двигателей все возрастало, это привело к возникновению экологических проблем и в первую очередь загазованности воздуха и накопления отходов деятельности тепловых двигателей. Для решения этих проблем используют различные пути, например, переводят тепловые двигатели на использование более экологически чистых топлив, например, биотоплива с высоким содержанием этанола, как топливо используют природный газ. Моральные проблемы при использовании тепловых двигателей тесно связаны с экологическими проблемами. В последнее время остро стал вопрос исчерпания запасов нефти в мире. И многих заботит проблема моральности использования залежей нефти, ведь мы, забираем эти ресурсы у последующих поколений жителей планеты. Многие видные политики и ученые выступают за ограничение использования исчерпаемых запасов полезных ископаемых.

У автомобиля как транспортного средства есть как свои плюсы так и минусы. К плюсам можно отнести, то что при его помощи можно транспортировать грузы и перевозить пассажиров, а к минусам – экологические проблемы при его использовании.

На основе рассмотренного нами материала можно сделать вывод, что развитие автомобильной промышленности привело к развитию науки и техники. Автомобильная промышленность была катализатором развития физики, особенно физики металлов и сплавов, динамики, теории сопротивления материалов, химии, особенно в том, что относилось получения новых материалов.

Развитие автомобильной промышленности требовало также и постройки новых дорог, транспортных магистралей, а постройка их также была бы невозможна без получения новых материалов для покрытия дорог. А это также требует развития промышленности и науки.

Каждому автомобилю необходимо топливо. Без него он превратится в простое железо. Поэтому необходимо развитие геологии, которая ищет залежи нефти, химии, которая изучает переработку нефти.

Читайте также:  Какие двигатели от фиат подходят на ваз 2107

Автомобиль в ХХ веке стал не роскошью и не средством передвижения, в первую очередь он стал тем катализатором, который привел к развитию науки и техники.

Как работает тепловой двигатель

Работа теплового двигателя основана на способности веществ расширяться при повышении температуры. В качестве рабочего тела в ТД используется газ, который нагревается за счет сжигания топлива.

Все ТМ работают циклически. Чтобы запустить подобную систему, температура нагревателя должна быть существенно выше, чем окружающей среды. При обратном ходе поршня температура газа понижается за счет холодильника. Им может служить охлаждающая жидкость или атмосфера.

Работа двигателя равна разности подведенного и отведенного тепла. Коэффициент полезного действия – это отношение работы к теплу, подведенному к системе. Принцип действия тепловых машин основан на 1-м и 2-м законе термодинамики.

Вредные вещества

Для работы тепловых двигателей чаще всего применяется ископаемое топливо или продукты его переработки: уголь, газ, мазут, бензин, керосин и др. Они никогда не сгорает на 100%, и остатки загрязняют окружающую среду.

Не меньший вред наносят продукты сгорания. При работе ТМ выделяются следующие виды вредных веществ:

  • сажа;
  • углекислый газ;
  • угарный газ;
  • оксид азота;
  • соединения свинца;
  • формальдегид;
  • бензол.

Атомные электростанции – также тепловые машины, в которых для нагревания рабочего тела используются ядерные реакции. Их эксплуатация связана с опасностью загрязнения окружающей среды радиоактивными материалами.

Виды загрязнений

Выбросы токсичных веществ – главный негативный фактор воздействия тепловых машин на окружающую среду.

В процессе сжигания топлива расходуется много кислорода, что приводит к уменьшению его количества в воздухе. В странах с развитой промышленностью двигатели и турбины потребляют кислорода больше, чем его успевают выделять растения.

Тепловое загрязнение

При работе любого двигателя внешнего или внутреннего сгорания выделяется много тепла, что приводит к «тепловому загрязнению».

За 2008 год все ТМ выработали примерно 125 ПВт/ч энергии. Учитывая их небольшой КПД, примерно столько же энергии рассеялось в виде тепла в атмосфере. Хотя это количество и не кажется слишком большим, но оно способно нарушить хрупкий температурный баланс атмосферы, запустив необратимые изменения.

Последствия для экологии

Тепловые машины – один из главных источников загрязнения окружающей среды. Экологические проблемы при использовании ТД носят комплексный характер – токсичные выбросы отравляют воздух, почву и воду.

Атмосфера принимает на себя первый удар. Тепловые машины ежегодно выбрасывают в окружающую среду около 60 млн тонн оксидов серы и примерно 200 млн тонн сажи. Количество окисей азота, соединений свинца, углеводородов также исчисляется миллионами тонн.

В мире эксплуатируется около 1 млрд автомобилей, на них приходится более половины ядовитых веществ, которые выбрасываются в атмосферу.

В 2020 году в атмосферу было выброшено 33,9 млрд тонн углекислого газа, что на 2% больше, чем годом ранее. Он считается одной из главных причин парникового эффекта и изменения климата.

Выхлопные газы автомобилей – основной источник токсичного смога в крупнейших городах мира. Концентрация вредных веществ в воздухе мегаполисов может превышать норму в десятки раз.

Токсические вещества из атмосферы попадают в почву или воду. Они меняют их химический состав, что самым негативным образом сказывается на живых организмах.

Влияние на живые организмы

Ядовитые выбросы, образующиеся при работе тепловых машин, разрушительно действуют на все живые организмы. Наиболее опасными считаются соединения свинца, азота, фенолы, углеводороды.

Например, свинец, который добавляют в моторное топливо, является сильнейшим канцерогеном. Аналогичными свойствами обладает хром, бром и их соединения.

Выбросы тепловых двигателей угнетают иммунную систему человека, приводят к дыхательным и сердечно-сосудистым заболеваниям.

Соединения азота и серы, вступая в реакции с влагой воздуха, образуют ядовитые кислоты. Именно они – причина кислотных дождей, которые убийственно действуют на почву и растительность.

Задания для оценки знаний по теме «Экологические проблемы использования тепловых машин» с ответами

Задания для формативного оценивания открытого типа по теме «Экологические проблемы использования тепловых машин»
Автор: Гановичева Мария Анатольевна,учитель физики, КГУ «Средняя школа №13», г. Усть-Каменогорск. Описание: задания открытого типа предпочтительны при изучении тем, связанных с интеграцией предметов, они поощряют учащихся к анализу изучаемого материала, способствуют развитию личности школьника и предполагает развитие навыков высокого порядка. Назначение материала: обмен опытом с коллегами. Задания для формативного оценивания не следует использовать все в течении одного урока. Задания №1,2,4 можно использовать при проведении суммативных работ за четверть или раздел «Основы динамики», задание №3 можно предложить как домашнее задание или выполнять только его в течении урока. Цели обучения: 8.3.2.20 описывать принцип работы двигателя внутреннего сгорания и паровой турбины, 8.3.2.23 оценивать влияние тепловых машин на экологическое состояние окружающей среды. Критерии оценивания: соотносит название тепловой машины с описанием ее работы; читает диаграмму, сравнивает КПД различных тепловых машин; оценивает потери энергии и полезную работу в тепловых двигателях; определяет причинно-следственные связи работы тепловых машин с экологическими проблемами; предлагает пути решения экологических проблем. Уровень мыслительных навыков: знание и понимание, анализ, оценка. Задание 1.Соотнесите описание работы теплового двигателя с его названием
Время на выполнение: 3 мин A) Двигатель, в котором пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал при помощи колеса с лопастями B) Двигатель, в котором энергия сгоревшего топлива вращает вал при помощи поршня, шатуна и коленчатого вала C) Двигатель, в котором нагретое рабочее тело отбрасывается с большой скоростью, за счет чего образуется сила, толкающая двигатель в противоположном направлении 1. двигатель внутреннего сгорания 2. ионный двигатель 3. солнечный коллектор 4. паровая турбина 5. реактивный двигатель 6. электродвигатель [3]
Задание 2.Рассмотрите на диаграмме информацию о КПД паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания, реактивного двигателя; ответь на вопросы.
Время на выполнение: 7 мин


A) Запиши численные значения КПД паровой турбины __________, [1] двигателя внутреннего сгорания_________, [1] реактивного двигателя__________. [1] B) Какой двигатель более эффективный?_____________________________________________________________[1] C) Почему?_____________________________________________________________[1] D) К каким двум проблемам приводит использование тепловых двигателей? ____________________________________________________________________________[1]
Задание 3 Дифференцируй экологические проблемы по видам, предложи варианты их решения и представь свой ответ в виде кластера «Экологические проблемы использования тепловых машин и пути их решения» .
Время на выполнение: 15 мин [4]
Задание 4 Определи причинно-следственные связи экологических проблем, которые вызваны использованием тепловых машин и запиши в виде коротких фраз на «схему-дерево».
Время на выполнение: 8 мин


[4]
Дескрипторы к заданиям. 1 задание (3 балла) соотносит название паровой турбины с описанием ее работы, соотносит название ДВС с описанием его работы, соотносит название реактивного двигателя с описанием его работы. Верные ответы: А-4, В-1, С-5.2 задание (7 баллов) Записывает численное значение КПД паровой турбины Записывает численное значение КПД двигателя внутреннего сгорания Записывает численное значение КПД реактивного двигателя Определяет по диаграмме тепловую машину с максимальным КПД Сравнивает потери энергии и полезную работу в тепловых двигателях Описывает экологические проблемы и проблемы ресурсов, создаваемые тепловыми двигателями (2 балла) 3 задание (4 балла) описывает экологические проблемы, создаваемые тепловыми двигателями (2 балла) предлагает пути решения экологических проблем (2 балла) При оценивании следует учесть, что используемое построение предложений может отличаться, важно смысловое соответствие.

Читайте также:  Как оформить двигатель большего объема


Варианты ответа экологические проблемы: природные аномалии, глобальное потепление, токсичные выбросы в атмосферу, повышенная заболеваемость жителей города. пути решения экологических проблем: использование водорода в качестве топлива, использование электромобилей, использование альтернативных источников энергии.4 задание (4 балла) называет причину экологических проблем, помещая ее на корни схемы-дерева (1Б) называет последствия применения тепловых двигателей, помещая их на листву схемы-дерева(3Б) При оценивании ответов следует учесть , что ученик может использовать другие словосочетания, важно смысловое соответствие. Варианты ответа причина: сгорание топлива в тепловых двигателях следствия: разрушение озонового слоя, увеличение углекислого газа в атмосфере, парниковый эффект, изменение климата.

Рекомендуем посмотреть:

Конспект урока физики в 7 классе по теме: Строение вещества Конспект урока физики для 7 класса по теме: Диффузия в газах, жидкостях и твердых телах Конспект урока физики в 7 классе по теме: Взаимодействия молекул Конспект урока физики в 7 класса по теме: Агрегатные состояния вещества

Похожие статьи:

Конспект урока физики 8 класс

Конспект урока физики 8 класс по теме: Параллельное соединение проводников

Конспект урока физики 8 класс на тему: Работа и мощность электрического тока

Конспект интегрированного урока «Английский язык и физика» в 10 классе

Методическая разработка урока по физике 9 класс

Пути решения проблемы

Можно утверждать, что ТД породили современное индустриальное общество. При этом необходимость их замены с каждым днем становится все более очевидной. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды плохо сочетаются друг с другом.

Альтернативы для этого уже есть: тепловые электростанции можно заменить солнечными панелями, а автомобили с ДВС – электрокарами.

Такой переход потребует много времени и еще больше ресурсов, но результат оправдает эти затраты.

Теплоэнергетика

Предприятия теплоэнергетики следует вынести за границы населенных пунктов. От этого они не будут выделять в атмосферу меньше вредных веществ, но их концентрация в городах станет меньше.

Следует отказаться от наиболее «грязного» вида ископаемого топлива – каменного угля. Природный газ дает меньше выбросов сажи и других вредных веществ. Хорошей альтернативой является водород, однако технологии его получения и использования пока не отработаны.

Выбросы автомобилей

Вполне реально уменьшить вред, который окружающей среде и здоровью людей наносят автомобили с ДВС. Эффективным методом является жесткий контроль качества моторного топлива. Уже сегодня во многих странах запрещена продажа бензина с добавками свинца.

Существуют стандарты по количеству вредных веществ в выхлопных газах самих автомобилей. Они зависят от конструкции двигателя и системы зажигания, наличия нейтрализаторов.

Хорошим решением является перевод транспорта на различные виды природных газов.

Уменьшить загазованность в населенных пунктах позволяет правильная организация дорожного движения. Установлено, что большая часть выбросов происходит во время нахождения машин в «пробках».

Альтернативная энергетика

«Зеленая» энергетика – мощный тренд последнего десятилетия. К ней обычно относят ветроэнергетику, солнечные панели, биогаз, приливные электростанции. Они известны человечеству давно, но только сейчас становятся экономически выгодными.

Доля «зеленой» энергии в мировой генерации с каждым годом увеличивается.

Влияние тепловых двигателей на окружающую среду

Тема: «Влияние тепловых двигателей на окружающую среду»

Оренбург 2012 г.

Тепловыми двигателями называют машины, в которых внутренняя энергия топлива превращается в механическую энергию. История тепловых машин уходит в далекое прошлое. Говорят, еще две с лишним тысячи лет назад, в III веке до нашей эры, великий греческий механик и математик Архимед построил пушку, которая стреляла с помощью пара. Рисунок пушки Архимеда и ее описание были найдены спустя 18 столетий в рукописях великого итальянского ученого, инженера и художника Леонардо да Винчи. Как же стреляла эта пушка? Один конец ствола сильно нагревали на огне. Затем в нагретую часть ствола наливали воду. Вода мгновенно испарялась и превращалась в пар. Пар, расширяясь, с силой и грохотом выбрасывал ядро. Для нас интересно здесь то, что ствол пушки представлял собой цилиндр, по которому как поршень скользило ядро. Примерно тремя столетиями позже в Александрии — культурном и богатом городе на африканском побережье Средиземного моря — жил и работал выдающийся ученый Герон, которого историки называют Героном Александрийским. Герон оставил несколько сочинений, дошедших до нас, в которых он описал различные машины, приборы, механизмы, известные в те времена.

В сочинениях Герона есть описание интересного прибора, который сейчас называют Героновым шаром. Он представляет собой полый железный шар, закрепленный так, что может вращаться вокруг горизонтальной оси. Из закрытого котла с кипящей водой пар по трубке поступает в шар, из шара он вырывается наружу через изогнутые трубки, при этом шар приходит во вращение. Внутренняя энергия пара превращается в механическую энергию вращения шара.

Геронов шар — это прообраз современных реактивных двигателей. В то время изобретение Герона не нашло применения и осталось только забавой. Прошло 15 столетий. Во времена нового расцвета науки и техники, наступившего после периода средневековья, об использовании внутренней энергии пара задумывается Леонардо да Винчи. В его рукописях есть несколько рисунков с изображением цилиндра и поршня. Под поршнем в цилиндре находится вода, а сам цилиндр подогревается. Леонардо да Винчи предполагал, что образовавшийся в результате нагрева воды пар, расширяясь и увеличиваясь в объеме, будет искать выход и толкать поршень вверх.

Во время своего движения вверх поршень мог бы совершать полезную работу. Несколько иначе представлял себе двигатель, использующий энергию пара, Джованни Бранка, живший на век раньше великого Леонардо. Это было колесо с лопатками, в второе с силой ударяла струя пара, благодаря чему колесо начинало вращаться. По существу, это была первая паровая турбина.

В XVII-XVIII веках над изобретением паровой машины трудились англичане Томас Севери (1650-1715) и Томас Ньюкомен (1663-1729), француз Дени Папен (1647-1714), русский ученый Иван Иванович Ползунов (1728-1766) и многие другие. Папен построил цилиндр, в котором вверх и вниз свободно перемещался поршень. Поршень был связан тросом, перекинутым через блок, с грузом, который вслед за поршнем также поднимался и опускался.

По мысли Папена, поршень можно было связать с какой-либо машиной, Например водяным насосом, который стал бы качать воду. В нижнюю откидывающуюся часть цилиндра насыпали поpox, который затем поджигали. Образовавшиеся газы, стремясь расшириться, толкали поршень вверх. После того цилиндр и поршень с наружной стороны обливали диодной водой. Газы в цилиндре охлаждались, и их давление на поршень уменьшалось. Поршень под действием собственного веса и наружного атмосферного давления опускался вниз, поднимая при этом груз. Двигатель совершал полезную работу. Для практических целей он не годился: слишком уж сложен был технологический цикл его работы (засыпка и поджигание пороха, обливание водой, И это на протяжении всей работы двигателя!).

Читайте также:  Что в двигателе после разных масел

Кроме того, применение подобного двигателя было далеко не безопасным. Англичанин Томас Севери, построил паровой насос для откачки воды из шахты. В его машине приготовление пара происходило вне цилиндра — в котле.

Вслед за Севери паровую машину (также приспособленную для откачивания воды из шахты) сконструировал английский кузнец Томас Ньюкомен. Он умело использовал многое из того, что было придумано до него. Ньюкомен взял цилиндр с поршнем Папена, но пар для подъема поршня получал, как и Севери, в отдельном котле. Машина Ньюкомена, как и все ее предшественницы, работала прерывисто — между двумя рабочими ходами поршня была пауза. Высотой она была с четырех-пяти этажный дом и, следовательно, исключительно «прожорлива»: пятьдесят лошадей еле-еле успевали подвозить ей топливо. Обслуживающий персонал состоял из двух человек: кочегар непрерывно подбрасывал уголь в «ненасытную пасть» топки, а механик управлял кранами, впускающими пар и холодную воду в цилиндр.

Понадобилось еще 50 лет, прежде чем был построен универсальный паровой двигатель. Это произошло в России, на одной из отдаленных ее окраин — Алтае, где в то время работал гениальный русский изобретатель, солдатский сын Иван Ползунов. Ползунов построил свою «огнедействующую машину» на одном из Барнаульских заводов. Это изобретение было делом его жизни и, можно сказать, стоило ему жизни.

В апреле 1763 года Ползунов заканчивает расчеты и подает проект на рассмотрение. В отличие от паровых насосов Севери и Ньюкомена, о которых Ползунов знал, и недостатки которых ясно осознавал, это был проект универсальной машины непрерывного действия.

Машина предназначалась для воздуходувных мехов, нагнетающих воздух в плавильные печи. Главной ее особенностью было то, что рабочий вал качался непрерывно, без холостых пауз. Это достигалось тем, что Ползунов предусмотрел вместо одного Цилиндра, как это было в машине Ньюкомена, два попеременно работающих. Пока в одном цилиндре поршень под действием пара поднимался вверх, в другом пар конденсировался, и поршень шел вниз. Оба поршня были связаны одним рабочим валом, который они поочередно поворачивали то в одну, то в другую стороны. Рабочий ход машины осуществлялся благодаря работе пара в цилиндрах.

Весной 1766-года ученики Ползунова, спустя неделю после его смерти (он умер в 38 лет), испытали машину. Она работала в течение 43 суток и приводила в движение мехи трех плавильных печей. Потом котел дал течь; кожа, которой были обтянуты поршни (чтобы уменьшить зазор между стенкой цилиндра и поршнем), истерлась, и машина остановилась навсегда. Больше ею никто не занимался.

Создателем другого универсального парового двигателя, который получил широкое распространение, стал английский механик Джеймс Уатт (1736-1819), он в 1784 году построил двигатель, который годился для любых нужд. Изобретение Уатта было принято на ура. В наиболее развитых странах Европы ручной труд на фабриках и заводах все больше и больше заменялся работой машин.

Универсальный двигатель стал необходим производству, и он был создан. В двигателе Уатта применен так называемый кривошипно-шатунный механизм, преобразовывающий возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение колеса. Уже потом было придумано «двойное действие» машины: направляя поочередно пар то под поршень, то сверху поршня, Уатт превратил оба его хода (вверх и вниз) в рабочие. Машина стала мощнее. Пар в верхнюю и нижнюю части цилиндра направлялся специальным парораспределительным механизмом, который впоследствии был усовершенствован и назван «золотником». Затем Уатт пришел к выводу, что вовсе не обязательно все время, пока поршень движется, подавать в цилиндр пар. Достаточно впустить в цилиндр какую-то порцию пара и сообщить поршню движение, а дальше этот пар начнет расширяться и перемещать поршень в крайнее положение. Это сделало машину экономичней: меньше требовалось пара, меньше расходовалось топлива.

Сегодня один из самых распространенных тепловых двигателей — двигатель внутреннего сгорания (ДВС). Его устанавливают на автомобили, корабли, тракторы, моторные лодки и т.д., во всем мире насчитываются сотни миллионов таких двигателей.

2 группа «Физики-теоретики»

Рассмотреть принцип работы тепловых двигателей, устройство и принцип действия ДВС. Отчет о работе представить в устной форме.

3 группа «Физики-практики»

Изготовить, продемонстрировать и объяснить принцип действия модели теплового двигателя.

4 группа «Экологи»

Рассмотреть влияние тепловых двигателей на окружающую среду. Отчет о работе представить в виде радиопередачи.

Примерные вопросы к радиопередаче.

1. Толчком к ухудшению экологической обстановки послужило изобретение паровой машины. В связи с этим возникло понятие «ТЕПЛОВОЕ ЗАГРЯЗНЕНИЕ».

2. В большинстве двигателей превращение внутренней энергии в механическую, происходит за счет сгорания топлива. Объясните, как это влияет на окружающую среду.

3. ДВС существенно облегчили нам жизнь, дав транспорт. Но всё ли так хорошо? Как влияют автомобильные двигатели на состояние окружающей среды и здоровья человека?

4. Работа ДВС отрицательно влияет на состояние окружающей среды. Может, другие типы двигателей наносят меньший вред окружающий среде?

5. Если тепловые двигатели наносят такой вред окружающей среде, зачем их используют?

6. Какими вы видите пути уменьшения загрязнения окружающей среды?

Наибольшее значение имеет использование тепловых двигателей на тепловых электростанциях, где они приводят в движение роторы генераторов электрического тока.

Тепловые двигатели ? паровые турбины ? устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели:

— на автомобильном ? поршневые двигатели внутреннего сгорания;

— на водном ? ДВС и паровые турбины;

— на ж/д ? тепловозы с дизельными установками;

— в авиации ? поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели.

Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта. Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.

Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.

Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.

В третьих, при сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. А автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу два-три тонн свинца.

Один из путей уменьшения путей загрязнения окружающей среды ? использованием в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения свинца. Перспективными являются разработки автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяются электродвигатели или двигатели, использующие в качестве топлива водород.

Выбросы вредных веществ в атмосферу ? не единственная сторона воздействия энергетики на природу. Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты. Это не может не приводить к постепенному повышению средней температуры на земле. Одно из направлений, связанное с охраной окружающей среды, это увеличение эффективности использования энергии, борьба за её экономию

Источник

Adblock
detector