Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

Краснобородкина Кристина Ильинична
студентка 1 курса специальности "Начальное образование"
Каскеленский Гуманитарно – Технический колледж
Научный руководитель: преподаватель физики
Бекназарова Сапаргуль Молдабаевна

Цель работы: узнать о видах, устройствах и принципах действия тепловых двигателей и о них воздействии на окружающую среду.

Задачи: проследить исторический опыт человечества по использованию и применению ДВС; провести исследование, подтверждающее влияние транспорта на окружающую среду; оценить пути решения экологических проблем.

Актуальность проблемы: актуальность данной темы обусловлена возрастающим количеством автомобильного транспорта и решением проблемы его воздействия на качество городской среды и здоровье населения.

Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

 

Любая тепловая машина должна иметь нагреватель, рабочее тело и охладитель.

Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

 

Карбюратор
– устройство, в котором смешиваются бензин и воздух, образуя горючую смесь.

Малая масса, компактность, сравнительно высокий КПД (25-30%) обусловили широкое применение карбюраторных двигателей. Они приводят в движение автомобили, мотоциклы, моторные лодки, применяются в бензопилах.

Но у этих двигателей есть и недостатки: они работают на дорогом высококачественном топливе, довольно сложны по конструкции, имеют большую скорость вращения вала двигателя, их выхлопные газы загрязняют атмосферу и наносят вред окружающей среде.

Главными причинами загрязнения воздушного пространства являются различные турбогенераторы, двигатели внутреннего сгорания автомобилей, которых в мире более 500 млн. Бензин, как и твердое топливо, никогда не сгорает полностью. Сажа, пепел и другие твердые вещества, а также несгоревшие углеводороды, окись углерода, двуокись серы, озон и свинец выбрасываются в воздух и под действие солнечного света подвергаются различными химическими реакциями.

Кроме того, огромное содержание в воздухе углекислого газа нарушило баланс двуокиси углерода в природе. Это создает реальную угрозу парникового эффекта – потепление климата, повышению уровня Мирового океана. Вред от загрязнения воздуха громадный. Загрязняющие вещества вызывают заболевания.

Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

 

Исследовательская часть

1.Загрязнение воздуха выхлопными газами автотранспорта.

Цель: определить количество выхлопных газов, поступающих в атмосферу от автомашин.
Ход исследования.

  1. Выбрали участок автодороги, расположенный вблизи колледжа.
  2. Подсчитали, сколько проехало по автодороге за 1 ч легковых, грузовых машин, автобусов.
    • Легковых машин- 610
    • Грузовых машин- 52
    • Автобусов- 15
  3. Используя данные таблицы 1, определили, какое количество выхлопных газов в среднем поступает в атмосферу за 1 ч (за сутки) на этом участке дороги.

Хим. соединения

Грузовики

Легковые

Автобусы

СО

502,2

225,0

227,9

NО2

70,4

43,8

17,7

С

19,3

-

3,0

SО2

4,5

-

0,7

Рb

0,2

0,27

0,003

Таблица 1. Количество вредных веществ, выбрасываемых в атмосферу одним автомобилем в течение суток (г .)

За один час на участке дороги, расположенной около колледжа, по улице Мира, выбрасывается в атмосферу 8255,476 г. вредных веществ. Расчеты проводились по данным, полученным в разное время дня. Эксперимент проводился трижды.

За один час на участке дороги, расположенной около Каскеленского Гуманитарно-Технического колледжа, по улице Мира, выбрасывается в атмосферу 6922,5 г. вредных веществ.
Примечание:за 1 сутки машины, работающие на дизельном топливе, потребляют за 1 ч работы столько кислорода, сколько 1000 человек.

Вывод: по улице Мира происходит увеличение загрязнение окружающей среды выхлопными газами автомобильного транспорта.

2.У светофора.

Цель работы: оценка и вычисление токсичных продуктов от работы транспорта, характер их действия на живые организмы и окружающую среду.
Место проведения: автотрасса, перекресток-светофор.

Приборы: часы с секундной стрелкой.
Подготовка к работе: в справочной литературе нашли статистические данные о составе выхлопных газов бензиновых и тепловых двигателей.

 

Компоненты выхлопных газов

Бензиновые двигатели

Дизельные двигатели

1

Оксид углерода СО(II)

0,035

0,017

2

Оксид углерода СО 2(IY)

0,217

0,2

3

Оксиды азота (NО, NО2)

0,002

0,001

4

Сажа

0,04

1,1

Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей (г.)

Марки машин

t

n

k

m
СО

m
СО2

m
NО2

m
сажи

M,
г

Легковые

10

106

195

0,035

0,217

0,002

0,04

60769,8

Грузовые

10

4

6

0,017

0,2

0,001

1,1

316,32

Автобус

10

5

9

0,017

0,2

0,001

1,1

593,1


Ход работы:

  1. Засекли время t-10 мин.
  2. Определили число машин, останавливающихся у светофора, -n=115
    • легковых машин- n= 106
    • грузовых машин- n= 4
    • автобусов- n=5
  3. Определили число переключений:

Торможение
Набор скорости k=174
Холостой ход
Без остановки y светофора проехало 95 машин.
легковых- 89
грузовых- 2
автобусов-4
Число переключений светофора для легковых машин- k= 195
Число переключений светофора для грузовых машин- k= 6
Число переключений светофора для автобусов- k= 9

  1. Вычислили выброс токсичных продуктов от работы транспорта.

Расчеты выполнили по формуле:
M= t. n. k. (m СО +m СО 2+ m NО2+ m САЖИ)
M=10 *106*195*(0,035+ 0,217+0,002+ 0,04 ) = 60769,8 г.
М=10 *4*6*(0,017+0,2+0,001+1,1) =316,32г.
М=10 *5*9*(0,017+0,2+0,001+1,1) = 593,1г.
Всего за 10 минут получаем 61679,2 г.
Всего за 1 час: 61679,2 г. * 6 = 370075,2 г.

  1. Сравнили выброс токсичных продуктов бензиновых и дизельных двигателей.

М бензиновых двигателей > М дизельных двигателей.

Меры по снижению вредных выбросов от автотранспорта:

·Соблюдение скоростного режима

·Вынос за городскую черту грузовых транспортных потоков

·Создание сети диагностических станций

·Использование нейтрализаторов для автомобильных двигателей

·Экологическое просвещение населения

Пути решения экологических проблем:

  • уменьшить потребление ископаемого топлива.
  • Резко сократить использование угля и нефти, которые выделяют на 60 % больше диоксида углерода на единицу производимой энергии, чем любое другое ископаемое топливо в целом;
  • использовать вещества (фильтры, катализаторы) для удаления диоксида углерода из выброса дымовых труб углесжигающих электростанций и заводских топок, а также автомобильных выхлопов;
  • повысить энергетический коэффициент полезного действия;
  • требовать чтобы в новых домах использовались более эффективные системы отопления и охлаждения;
  • увеличить использование солнечной, ветровой и геотермальной энергии;
  • существенно замедлить вырубку и деградацию лесных массивов;
  • удалить с прибрежных территорий резервуары для хранения опасных веществ;
  • расширить площади существующих заповедников и парков.
Список литературы
  1. Физика и экология. [Текст, методические разработки практической работы]; материалы для проведения учебной и внеурочной работы по экологическому воспитанию, составители: Г.А. Фадеева, В.А. Попова;/ «Учитель»; г. Волгоград. 2003г. [31-33, 35-37, 64-71].
  2. Б.Ф. Билимович. Тепловые явления в технике, М.: «Просвещение», 1981г.[402-407, 578-580, 582-583].
скачать dle 11.0фильмы бесплатно