Адиабатный процесс

Адиабатный процесс. Тепловые двигатели и охрана окружающей среды. КПД тепловых двигателей. Необратимость тепловых процессов.

В адиабатном процессе Q = 0; поэтому первый закон термодинамики принимает вид

Изменение внутренней энергии газа происходит за счет работы внешних сил.

При адиабатном расширении газ совершает работу за счет уменьшения своей внутренней энергии, поэтому температура газа при адиабатном расширении понижается.

Тепловым двигателем называется устройство, способное превращать полученное количество теплоты в механическую работу.

Некоторые виды тепловых двигателей:

двигатель внутреннего сгорания;

Физические основы работы всех тепловых двигателей одинаковы. Тепловой двигатель состоит из трех основных частей: нагревателя, рабочего тела, холодильник

Энергетическая схема тепловой машины

Q₁ – теплота, полученная рабочим телом

Q₂ – теплота, переданная

рабочим телом холодильнику

А – полезная работа

В теоретической модели теплового двигателя рассматриваются три тела: нагреватель, рабочее тело и холодильник.

Нагреватель – тепловой резервуар (большое тело), температура которого постоянна.

В каждом цикле работы двигателя рабочее тело получает некоторое количество теплоты от нагревателя, расширяется и совершает механическую работу. Передача части энергии, полученной от нагревателя, холодильнику необходима для возвращения рабочего тела в исходное состояние.

Так как в модели предполагается, что температура нагревателя и холодильника не меняется в ходе работы теплового двигателя, то при завершении цикла: нагревание-расширение-остывание-сжатие рабочего тела считается, что машина возвращается в исходное состояние.

Для каждого цикла на основании первого закона термодинамики можно записать, что количество теплоты Q_нагр, полученное от нагревателя, количество теплоты |Q_хол|, отданное холодильнику, и совершенная рабочим телом работа А связаны между собой соотношением:

В реальных технических устройствах, которые называются тепловыми машинами, рабочее тело нагревается за счет тепла, выделяющегося при сгорании топлива. Так, в паровой турбине электростанции нагревателем является топка с горячим углем. В двигателе внутреннего сгорания (ДВС) продукты сгорания можно считать нагревателем, а избыток воздуха – рабочим телом. В качестве холодильника в них используется воздух атмосферы или вода природных источников.

Дата добавления: 2015-07-12 ; просмотров: 482 | Нарушение авторских прав

Электромотору пока не угнаться за двигателем внутреннего сгорания

Эксперты хором предвещали кончину традиционного автомобиля. Электромобиль — вот светлое будущее. Но, подсчитав экологический баланс, убедились: списывать двигатель внутреннего сгорания явно рано.

Глава Ford Алан Малэлли целует новый бензиновый двигатель

Три с половиной года назад правительство Германии поставило цель: страна должна стать ведущим рынком для электромобилей. Эйфория продолжалась недолго. Пересаживаться в электромобили подавляющее большинство водителей не хочет: дорого и непрактично. Да и экологический баланс электрокаров весьма сомнителен.

Зато суета вокруг электромобиля породила новый тренд — более экономичные двигатели внутреннего сгорания (ДВС). Не случайно глава корпорации Ford Алан Малэлли специально прибыл из Детройта в Кельн, чтобы поцеловать новый трехцилиндровый мотор, потребляющий менее 5 литров бензина на 100 километров.

Greenpeace: электромобиль климат не спасет

Главный недостаток электромобиля — аккумуляторы, ведь их зарядка идет слишком долго. К тому же они дороги и недостаточно емки. Лоббисты электромобиля упирают на то, что среднестатистический водитель проезжает в день не более 40 километров. А заряжать аккумулятор можно ночью, когда электроэнергия дешевле.

контекст

Экологи раскритиковали электромобили

Электромобиль — это будущее! Но очень далекое. Пока по всем параметрам выигрывают двигатели внутреннего сгорания.

Осторожно: слишком тихий электромобиль!

Электромобиль производит гораздо меньше шума, чем автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Казалось бы, это замечательно! Однако не все так просто. (11.04.2012)

Экологи: Электромобили не так безвредны для окружающей среды, как утверждалось

По мнению экспертов фрейбургского Экологического института, современные бензиновые двигатели позволят сократить транспортные выбросы парниковых газов на 25 процентов, а электрические двигатели — лишь на 6 процентов. (30.01.2012)

Но даже эксперт экологической организации Greenpeace Вольфганг Лобек (Wolfgang Lohbeck) этот аргумент отвергает: «Мне нужна другая машина, потому что я в среднестатистические нормы не вписываюсь. Мне, например, надо ночью бабушку из аэропорта забрать. А электромобиль на зарядке стоит. И вообще, зачем покупать машину, которая стоит в три раза дороже, может втрое меньше, да и пользы климату приносит мало?»

И действительно, пока электроэнергию мы получаем преимущественно на тепловых электростанциях, выброс парниковых газов от сжигания угля и нефти сводит на нет экологические преимущества электромобиля перед моторами внутреннего сгорания.

Лучшее в электрокарах — их влияние на ДВС

Крупные автоконцерны электромобиль в утиль еще не сдали. Но ставку делают на более экономичные двигатели внутреннего сгорания. Их потенциал еще далеко не исчерпан, подчеркивает главный разработчик концерна Volkswagen Ульрих Хакенберг (Ulrich Hackenberg). «Самое лучшее в электромобиле — это то, что он подстегнул развитие двигателей внутреннего сгорания», — саркастично комментирует профессор Венского технического университета Фриц Индра (Fritz Indra). Он долго работал в таких концернах, как BMW, Audi и General Motors.

Расход концепт-кара от VW — всего 1 литр на 100 км

Развитие налицо. В 2009 году Евросоюз ввел норму: в среднем не более 146 граммов выброса углекислого газа на один километр пробега для новых автомобилей одной марки. К 2015 году норму снизят до 130 граммов. К 2025 году выброс должен быть сокращен до 70 граммов. А это означает, что потребление может снизиться до 3 литров бензина или 2,6 литра дизельного топлива на 100 километров.

Утопия? Нет, говорят эксперты. Снижение рабочего объема двигателей, непосредственный впрыск топлива, турбонаддув, независимые вариабельные распределительные валы, отключение цилиндров, система «старт-стоп» — это лишь некоторые возможности сократить потребление, не потеряв при этом в мощности двигателей.

Тепловые двигатели МОУ «Караваинская СОШ» учитель физики – Юмашев А.В. — презентация

Презентация была опубликована 9 лет назад пользователемuma2029.narod.ru

Похожие презентации

Презентация на тему: » Тепловые двигатели МОУ «Караваинская СОШ» учитель физики – Юмашев А.В.» — Транскрипт:

1 Тепловые двигатели МОУ «Караваинская СОШ» учитель физики – Юмашев А.В.

2 Содержание Стартовый слайд Стартовый слайд Содержание Содержание Краткая история развития Т.Д. Краткая история развития Т.Д. Типы тепловых двигателей Типы тепловых двигателей –Двигатель внутреннего сгорания –Паровая турбина –Ракетный двигатель Значение тепловых двигателей Значение тепловых двигателей Цикл Карно Цикл Карно Вред наносимый окружающей среде Вред наносимый окружающей среде Уменьшение загрязнений окружающей среды. Уменьшение загрязнений окружающей среды.

3 Краткая история. Ещё в давние времена люди старались использовать энергию топлива для превращения её в механическую. В XVIIв. был изобретён тепловой двигатель, который в последующие годы был усовершенствован, но идея осталась той же. Во всех двигателях энергия топлива переходит сначала в энергию газа или пара, а газ (пар) расширяясь, совершает работу и охлаждается,а часть его внутренней энергии при этом превращается в механическую энергию. К сожалению, коэффициент полезного действия не высок.

4 Типы тепловых двигателей. Двигатель внутреннего сгорания. Двигатель внутреннего сгорания. Паровая турбина. Паровая турбина. Ракетный двигатель Ракетный двигатель

5 Двигатель внутреннего сгорания. ДВИГАТЕЛЬ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ, тепловой двигатель, в котором часть химической энергии топлива, сгорающего в рабочей полости, преобразуется в механическую энергию. По роду топлива различают жидкостные и газовые; по рабочему циклу непрерывного действия, 2- и 4-тактные; по способу приготовления горючей смеси с внешним (напр., карбюраторные) и внутренним (напр., дизели) смесеобразованием; по виду преобразователя энергии поршневые, турбинные, реактивные и комбинированные. Коэффициент полезного действия 0,4-0,5. Первый двигатель внутреннего сгорания сконструирован Э. Ленуаром в 1860.Э. Ленуаром В наше время чаще встречается автомобильный транспорт, который работает на тепловом двигателе внутреннего сгорания, работающем на жидком топливе. Рабочий цикл в двигателе происходит за четыре хода поршня, за четыре такта. Поэтому такой двигатель и называется четырёхтактным. Цикл двигателя состоит из следующих четырёх тактов: 1.впуск, 2.сжатие, 3.рабочий ход, 4.выпуск. Для усиления мощности и лучшей системы обеспеченности равномерности вращения вала, используют 4,8 и более цилиндровых двигателей. Особенно мощные двигатели на теплоходах, тепловозах и др. Для усиления мощности и лучшей системы обеспеченности равномерности вращения вала, используют 4,8 и более цилиндровых двигателей. Особенно мощные двигатели на теплоходах, тепловозах и др.

6 Паровая турбина. В современной технике так же широко применяют и другой тип теплового двигателя. В нём пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал двигателя без помощи поршня, шатуна и коленчатого вала. Такие двигатели называют турбинами. ПАРОВАЯ ТУРБИНА, турбина, преобразующая тепловую энергию водяного пара в механическую работу. Подразделяются на стационарные (напр., на теплоэлектростанции) и транспортные (судовые). Выполняются одно- и многокорпусными (обычно не более 4 корпусов), одновальными (валы всех корпусов на одной оси) и с параллельным расположением 2-3 валов. В Российской Федерации строят паровые турбины мощностью от нескольких кВт до 1200 МВт. В современных турбинах, для увеличения мощности применяют не один, а несколько дисков, насажанных на общий вал. Турбины применяют на тепловых электростанциях и на кораблях.

7 Ракетный двигатель РАКЕТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, реактивный двигатель, не использующий для работы окружающую среду (воздух, воду). Распространены химические ракетные двигатели (разрабатывают и испытывают электрические, ядерные и другие ракетные двигатели). Простейший ракетный двигатель работает на сжатом газе. По назначению различают разгонные, тормозные, управляющие и др. Применяют на ракетах (отсюда название), самолетах и др. Основной двигатель в космонавтике.

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

9 Цикл Карно КАРНО ЦИКЛ, обратимый круговой процесс, состоящий из двух изотермических и двух адиабатных процессов; впервые рассмотрен Н. Л. С. Карно (1824) в связи с определением кпд тепловых машин. Кпд Карно цикла n не зависит от свойств рабочего тела (пара, газа и т. п.) и определяется температурами теплоотдатчика Т1 и теплоприемника Т2, n = (Т1- Т2)/Т1. Кпд любой тепловой машины не может быть больше кпд Карно цикла (при тех же Т1 и Т2). круговой процесс круговой процесс

10 Вред наносимый окружающей среде 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-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. 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. 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. А автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу два-три тонн свинца. 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.

11 Уменьшение загрязнений окружающей среды. Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды- использование 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. Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды- использование 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.

В чем польза теплового двигателя

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.

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

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.

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.

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

Оксид углерода СО(II)

Оксид углерода СО 2(IY)

Оксиды азота (NО, NО2)

Состав выхлопных газов бензиновых и дизельных двигателей (г.)

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

Роль тепловых машин в жизни человека

Работа стала призёром на городской конференции научно-исследовательских работ учащихся по физике «Я — исследователь» 01.02.2019 года

Скачать:

Предварительный просмотр:

«Роль тепловых машин в жизни человека»

Работу выполнили: Филатова Анна, учащаяся 8 «А»

Руководитель: Неронова Лада Николаевна,

г.Сасово Рязанской области

1. Обоснование выбора Человечество, к счастью, не способно вручную испачкать атмосферу, набросать на всю поверхность бытовым мусором. Однако, достижения научно-технического прогресса несут для нас не только «плюсы», но и много «минусов». Именно поэтому тема загрязнения окружающей среды из-за использования тепловых двигателей и машин заинтересовала меня.

Изучить роль тепловых машин в нашей жизни и попробовать наметить выход из непростой экологической ситуации, которая во многом связана с ними..

• Изучить историю создания ДВС и их принцип работы.
• Установить связь загрязнения воздуха с загруженностью автодорог.
• Рассчитать количество вредных продуктов работы тепловых машин.
• Выяснить, как уменьшить вредное влияние использования тепловых машин на жизнь и деятельность человека на Земле.

В ходе работы множества тепловых машин возникают выхлопы тепла, которые, приводят к нагреванию самой атмосферы. Это может привести к более интенсивному таянию ледников и фатальному для человечества повышению уровня Мирового океана. Работа тепловых машин и ДВС способствует тому, что в атмосферу выбрасываются вредные для живых и растительных организмов продукты сгорания топлива.

Если выхлопы токсинов – это неизбежность в работе автотранспорта то, можно ли и как их уменьшить?

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. Машины выгодны тем, что способны совершать большую полезную работу.

Машины, производящие механическую работу в результате обмена теплотой с окружающими телами, называются тепловыми двигателями. В большинстве таких машин нагревание получается при сгорании топлива, в результате чего нагреватель получает достаточно высокую температуру. В этих случаях работа совершается за счет использования внутренней энергии смеси топлива с кислородом воздуха. В настоящее время довольно широко распространены также тепловые машины, использующие теплоту, выделяющуюся в реакторе, где происходит расщепление атомных ядер.

7. Основная часть.

7.1. Исторический обзор

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. 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 многократно модифицировались.

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. Все его идеи нашли применение в следующем поколении паровых машин.

В 1698 году, Англичанин Томас Севери, получил первый патент на устройство «для подъема воды и для получения движения всех видов производства при помощи движущей силы огня…». Описание патента очень расплывчато, а на самом деле тогда был создан первый паровой насос, который мог только поднимать воду. При этом КПД насоса был крайне низким. Поэтому основное применение насос получил на угольных шахтах. Им откачивали грунтовые воды.

В 1712 году была создана паровая машина Томаса Ньюкомена. Она вобрала в себя лучшие идеи из паровой машины Папена и парового насоса Севери. Главные недостатки, паровой машины Ньюкомена заключались в ее огромных размерах и очень большом потреблении угля. Попытки применить ее для пароходов не увенчались успехом.

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.

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..

Паровая машина Уатта стала основанием технологического прорыва в технике. Началась эпоха паровых машин.

В 20-м столетии стало возможным претворить на практике мечты многих изобретателей об использовании реактивной силы в качестве движущей силы для летательных аппаратов, хотя о самом реактивном движении знали ещё более 2000 лет назад.

Кто был первым создателем авиационного реактивного двигателя? На этот вопрос невозможно получить однозначный ответ.

К началу второй мировой войны, в 1939 г., наибольший прогресс в развитии реактивных двигателей был, достигнут в Англии и Германии, абсолютно независимо друг от друга.

Кроме Германии и Англии, следует отметить еще ряд стран, где проведены подобные работы: в Швеции, во Франции, в Венгрии, в США и Советском Союзе.

Двигатель внутреннего сгорания (ДВС)

Первый двигатель изобрёл в 1860 году французский механик Этьен Ленуар (1822-1900). Рабочим топливом в его двигателе служила смесь метана, водорода и воздуха. Устройство походило на устройство будущих автомобильных двигателей: две свечи зажигания, цилиндром с поршнем двустороннего действия, двухтактный рабочий цикл.

Однако, у этого двигателя коэффициент полезного действия составлял всего 0.04, т.е. всего 4% теплоты сгоревшей смеси газов тратилось на полезную работу, а 96% уходили с отработанными газами.

В 1862 г. француз Альфонс Бо Де Роша (1815-1891) предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы последнего становилось сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Но сам он осуществить свою идею не сумел. Такой двигатель создал в 1876 г. служащий из Кёльна (Германия) Николаус Август Отто (1832-1891). КПД его двигателя уже был выше (хоть и немного).

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. Первая самоходная коляска Бенца с бензиновым мотором была трехколесной. Даймлур начинал с двухколёсного «моторного велосипеда».

Для генерации подаваемого на двигатель пара использовались котлы, работающие как на дровах и угле, так и на жидком топливе.

Пар из котла поступает в паровую камеру, из которой через паровую задвижку-клапан попадает в верхнюю (переднюю) часть цилиндра. Давление, создаваемое паром, толкает поршень вниз. Во время движения поршня от ВМТ к НМТ колесо делает пол оборота.

В самом конце движения поршня к НМТ клапан смещается, выпуская остатки пара через выпускное окно. Остатки пара вырываются наружу, создавая характерный для работы паровых двигателей звук.

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.

В конце движения поршня к ВМТ остатки пара освобождаются через все тоже выпускное окно.

Цикл повторяется заново.

*ВМТ – верхняя мёртвая точка;

НМТ – нижняя мёртвая точка.

Ракетные двигатели 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.

Двигатель внутреннего сгорания

Основы устройства поршневого ДВС

Итак, четырехтактный поршневой двигатель состоит из цилиндра и картера, который снизу закрыт поддоном. Внутри цилиндра перемещается поршень. Поршень через шатун связан с коленчатым валом, который вращается в коренных подшипниках, расположенных в картере. Цилиндр, поршень, шатун и коленчатый вал представляют собой кривошипно-шатунный механизм. Сверху цилиндр накрыт головкой с клапанами. Перемещение поршня ограничивается ВМТ и 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

Действие поршневого двигателя внутреннего сгорания основано на использовании работы теплового расширения нагретых газов во время движения поршня от ВМТ к НМТ. 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 ТМ.

Паровые двигатели имели огромное значение до середины прошлого века, т.к. использовались на железной дороге.

Сегодня там большее распространение получили дизельные двигатели. Они широко используются в автомобильном транспорте: их устанавливают на автомашинах, мотоциклах, мопедах, грузовых автомобилях. Кроме того их используют на железнодорожном транспорте, в легкой авиации, в сельском хозяйстве. Эти двигатели имеют большую мощность при довольно небольших размерах. Именно паровые турбины приводят в движение роторы генераторов электрического тока.

КПД ракетных двигателей достигает 60 %. Это значит, что их целесообразно использовать на авиационном и космическом транспорте.

Итак, тепловые двигатели широко используются в транспортной, сельскохозяйственной, промышленной и космической сферах деятельности человека.

Мы очень долго используем тепловые машины и почти столько же времени не думали о наносимом вреде окружающей среде нашей планеты.

Каковы же конкретные «минусы» использования тепловых устройств?

— Продукты сгорания вызывают парниковый эффект (однако отметим, что тепловой эффект во многом компенсируется ледниковым эффектом.

— Выхлопные газы являются мутагенами, образуют с туманом или дождем смог и кислотные дожди (у человека они вызывают поражения кожи и органов дыхания; продолжительность жизни животных и растений уменьшается).

— Соединения азота с кислородом ускоряют разрушение озонового слоя.

— ДВС поглощают кислород прямо из атмосферы.

9. Проведение наблюдений .

Зная о том, что самая большая часть вреда для окружающей среды исходит от автомобиле, я задумалась: сколько вреда приносит дорожный транспорт нашему городу? В Сасово не самый мощный поток машин в нашей стране. Определив загазованность выхлопными газами у нас, путём несложных математических вычислений можно сделать выводы и о стране, и о Земле в целом. Я провела исследование и вычислила количество токсичных продуктов, образующихся при работе автотранспорта в трёх точках г.Сасово.

Используя методики, описанные в печатном издании (см. Приложения № 1), я подсчитала общую массу выделившихся токсичных продуктов. Результаты исследований оформила в виде таблиц (см таблица 1, 2, 3) и диаграммы (см. Приложение № 3) Мы вели подсчет на трех участках (карта см. Приложение № 2, (а, б, в)) с.26 – 28.

таблица 1. Количество токсичных веществ на 1- ом участке (светофор у МКЦ)