Учитель физики МОУ ВСОШ 2 Заикина Н.В.

СОДЕРЖАНИЕ Содержание Тепловой двигатель Тепловые машины и развитие техники Тепловые машины и развитие техники Кто создал тепловые двигатели Виды тепловых двигателей Принцип работы ТД Работа двигателя за цикл КПД Значения КПД Цикл Карно Сади Карно Формулы КПД цикла Карно Обратный цикл Тепловые двигатели и охрана окружающей среды Тепловые двигатели и охрана окружающей среды Отрицательное воздействие на среду Машины опаснее, чем заводы Продукты сгорания топлива Чем дышат в Челябинске Продолжение таблицы Окончание таблицы Что спасёт наше здоровье Продолжение Современные авто Кстати… Люди и природа Самый сильный фактор разрушения природы Самый сильный фактор разрушения природы

Тепловые машины и развитие техники Предпосылки научно-технического прогресса: Развитие энергетики Расцвет промышленности Развитие транспорта Изобретение и усовершенствование тепловых двигателей.

Кто создал тепловые двигатели Паровые двигатели: 1698 г. – англичанин Т. Севери 1707 г. – француз Д. Папен 1763 г. – русский И.И. Ползунов 1774 г. – англичанин Дж. Уатт Двигатели внутреннего сгорания: 1860 г. – француз Лениар 1876 г. – немец Н. Отто Паровая турбина: 1889 г. – швед К. Лавааль

ПРИ РАБОТЕ ТЕПЛОВЫХ МАШИН: внутренняя энергия топлива преобразуется в механическую Виды тепловых двигателей: Двигатели внутреннего сгорания(дизельные, карбюраторные) Турбины (паровые и газовые) Паровые двигатели (ПД) Реактивные двигатели Холодильные машины

ПРИНЦИП РАБОТЫ ТЕПЛОВОГО ДВИГАТЕЛЯ НАГРЕВАТЕЛЬ НАГРЕВАТЕЛЬ РАБОЧЕЕ ТЕЛО РАБОЧЕЕ ТЕЛО ХОЛОДИЛЬНИ К ХОЛОДИЛЬНИ К ПОЛЕЗНАЯ РАБОТА А ПОЛЕЗНАЯ РАБОТА А

РАБОТА, ПРОИЗВОДИМАЯ ДВИГАТЕЛЕМ ЗА ЦИКЛ Любой тепловой двигатель работает по замкнутому циклу. Если изобразить этот цикл в координатах (p,v), то работа, совершённая газом за цикл, равна по величине его площади. Если процесс идёт по часовой стрелке, то работа, производимая двигателем за цикл, положительная. v p 0

КПД теплового двигателя A - работа, произведённая двигателем за цикл; Q- количество теплоты, полученное двигателем от нагревателя за цикл; Q- количество теплоты, переданное двигателем холодильнику за цикл; Часто КПД выражают в процентах:

ЗНАЧЕНИЯ КПД ТЕПЛОВЫХ МАШИН, % Поршневая паровая машина – 7% - 15% Паровоз – 8% Паровая турбина – % Газовая турбина – 36% Карбюраторный двигатель -20 – 30% Ракетный двигатель на жидком топливе – 47% Коэффициент полезного действия всегда меньше единицы Коэффициент полезного действия всегда меньше единицы

ЦИКЛ КАРНО

Французский инженер Сади Карно в 1824 г Он использовал цикл из двух изотермических (1 -2, и 3 – 4) и двух адиабатных процессов (2 – 3, 4 – 1), т.к. работа газа при изотермическом расширении совершается за счёт внутренней энергии нагревателя, а при адиабатном процессе за счёт внутренней энергии расширяющегося газа. В цикле исключён контакт тел с разной температурой, а значит, исключена теплопередача без совершения работы

Коэффициент полезного действия теплового двигателя (КПД) – отношение работы, совершаемой двигателем за цикл, к количеству теплоты, полученному от нагревателя. Только для цикла Карно КПД определяется выражением: Для всех других циклов

ОБРАТНЫЙ ЦИКЛ КАРНО Для осуществления цикла Карно в обратном направлении сторонние силы должны совершать над газом работу А́ > 0 А́ > 0 С помощью тепловых двигателей вырабатывается примерно 80% электроэнергии

Отрицательные воздействия на окружающую среду Машины опаснее, чем заводы Чем дышат в «пробках» в Челябинске Что поможет спасти наше здоровье

Наибольшее значение для всех живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха: Наибольшее значение для всех живых организмов имеет относительно постоянный состав атмосферного воздуха: азота (N2) - 78,3%, азота (N2) - 78,3%, кислорода (O2) – 20,95%, кислорода (O2) – 20,95%, диоксида углерода (СО2) – 0,03%, диоксида углерода (СО2) – 0,03%, аргона (Ar) – 0,93% от объема сухого воздуха, аргона (Ar) – 0,93% от объема сухого воздуха, небольшое количество других инертных газов, небольшое количество других инертных газов, пары воды составляют 3–4% от всего объема воздуха. пары воды составляют 3–4% от всего объема воздуха.

МАШИНЫ ОПАСНЕЕ, ЧЕМ ЗАВОДЫ Автомобили дают до 60% всех вредных выбросов За один год автотранспорт выбрасывает на челябинцев 180 т вредных веществ В пробке авто выбрасывают до 200 компонентов загрязняющих веществ Ежегодно перегруженные дороги Челябинска провоцируют 4 случая рака на каждые 100 тысяч человек

Продукты сгорания топлива существенно загрязняют окружающую среду. При горении топлива уменьшается содержание кислорода в атмосфере Жизнедеятельность живых организмов поддерживается современным соотношением в атмосфере кислорода и углекислого газа. Естественные процессы потребления углекислого газа и кислорода и их поступление в атмосферу сбалансированы Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа, способного поглощать тепловое инфракрасное излучение (ИК) поверхности Земли, повышается температура атмосферы (ежегодно на 0,05°С). «Парниковый эффект» может создать угрозу таяния ледников и повышение уровня Мирового океана.

Как называется вещество Почему оно опасно Нетоксичные вещества: азот, кислород, водяной пар, углекислый газ и другие естественные компоненты атмосферного воздуха Вызывают «парниковый эффект» Оксид углерода (углекислый газ)Вызывает кислородное голодание, отчего начинаются сбои в работе всех систем организма. Высокие дозы ведут к потере сознания и смерти. Углеводороды (около 160 компонентов) Воздействуют на сердечно- сосудистую систему и способствуют возникновению злокачественных новообразований

Чем ещё дышат в «пробках» Челябинска Как называется вещество Почему оно опасно Оксиды азотаРаздражают слизистые оболочки и поражают альвеолярную ткань лёгких. Высокие концентрации могут вызвать астматические проявления и отёк лёгких, а длительное воздействие – хронический бронхит, воспаление слизистой желудочно-кишечного тракта, сердечную слабость, нервное расстройство АльдегидыВызывают раздражение слизистой оболочки и дыхательных путей, поражают ЦНС (центр. нерв. сист.)

Продолжение Как называется вещество Почему оно опасно Твёрдые вещества (сажа и другие продукты износа двигателей, аэрозоли, масла, нагар) Влияют на органы дыхания, сердечно-сосудистую систему и развитие (в том числе интеллектуальное развитие и способность к обучению). Сажа включает бензопирен, поэтому канцерогенна Сернистые соединенияРаздражают слизистые горла, носа, глаз, приводят к нарушению обмена веществ. При высокой концентрации – к отравлению организма.

Создание очистных сооружений Строительство новых дорог, подземных переходов, транспортных развязок Расширение проезжей части, удаление случайных парковок

Ограничение использования соединений тяжёлых металлов, добавляемых в топливо Повышение экономичности двигателей Создание электромобилей и автомобилей, работающих на солнечной энергии Разработка двигателей на водородном топливе ( выхлопные газы состоят из безвредных паров воды)

Использовать современные скоростные автомобили, они меньше выбрасывают вредных веществ в атмосферу

Экологический газоэлектровоз уже проходит осенью 2007 г испытания в Самаре. Экологический газоэлектровоз уже проходит осенью 2007 г испытания в Самаре.

Деревья готовы закрыть нас от уличной грязи своими «руками» Вот только мы почему-то всё чаще их рубим под корень

Использование тепловых двигателей даёт человеку огромные возможности и в то же время оно оказалось наиболее сильным фактором в разрушении природы. Мы так радикально изменили нашу среду, что теперь вынуждены для существования в этой среде изменить себя