Выполнила: Смирнова Анна, 1 «А»
Преподаватель: Коваленко О. Н.
2018 г.
Содержание
1. Содержание………………………………………………………стр. 1
2. Что такое «тепловые машины»? История появления первых тепловых машин……………………………………………………стр. 2
3. Экологические проблемы……………………………………….стр. 3
4. Пути решения экологических проблем………………………...стр. 4
5. Источники………………………………………………………..стр. 5
1
Что такое «тепловые машины»? История появления первых тепловых машин
Тепловыми машинами в термодинамике называются периодически действующие тепловые двигатели и холодильные машины (термокомпрессоры). Для функционирования тепловой машины необходимы следующие составляющие: источник тепла с более высоким температурным уровнем, источник тепла с более низким температурным уровнем и рабочее тело. Тепловые двигатели осуществляют превращение теплоты в работу. В тепловых двигателях источник с более высоким температурным уровнем называется нагревателем, а источник с более низким температурным уровнем — холодильником. Необходимость наличия нагревателя и рабочего тела обычно не вызывает сомнений, что же касается холодильника, как конструктивной части тепловой машины, то он может отсутствовать. В этом случае его функцию выполняет окружающая среда.
Началом эпохи современных тепловых двигателей можно считать конец 18-того века. Именно в этот период появились первые изобретения, целью которых было не просто демонстрация возможностей тепловых «игрушек», а преобразование теплоты в полезную работу. Первые паровые машины конструировались и разрабатывались без какой-либо научной базы. Ни прогнозирование эффективности, ни прочностные расчёты деталей в это время не производились, поэтому первые паровые двигатели были настоящими монстрами, имеющими колоссальные по нашим меркам размеры и очень низкий КПД (всего 2-5%).
|
|
Дени Папен в 90-е г ХVII в создал первую паровую машину: цилиндр(бочка) в котором поршень перемещался вверх-вниз. Воду наливали под поршень, цилиндр нагревали. Пар поднимал поршень вверх. Затем цилиндр охлаждали. Пар превращался в воду, а поршень под действием веса и атмосферного давления опускался и мог совершать работу. Процесс длился долго и для практики такой двигатель был непригоден.
2
Экологические проблемы
Среди прочих социальных опасностей одно из первых мест занимают экологические проблемы, связанные с применением тепловых машин. Используемые человеком машины, теплодвигатели, производство автомобилей, применение газотурбинных двигательных установок, авиация и ракетоносители, загрязнение водной среды судами – все это катастрофически разрушающе действует на окружающую среду. Во-первых, при сжигании угля и нефти в атмосферу выделяются азотные и серные соединения, губительные для человека. Во-вторых, в процессах используется атмосферный кислород, содержание которого в воздухе из-за этого падает. Выбросы вредных веществ в атмосферу – не единственный фактор влияния тепловых двигателей на природу. Производство механической и электрической энергии не может осуществляться без отвода в окружающую среду значительных количеств теплоты, что не может не приводить к увеличению средней температуры на планете. Тепловое загрязнение отягощается тем, что сжигаемые вещества увеличивают концентрацию углекислого газа в атмосфере. Это, в свою очередь, ведет к возникновению «парникового эффекта». Всемирное потепление становится реальной опасностью. Экологическая проблема использования тепловых машин заключается и в том, что сгорание топлива не может быть полным, и это ведет к выбросу в воздух, которым мы дышим, золы и хлопьев сажи. По статистике, во всем мире энергоустановки ежегодно сбрасывают в воздух более 200 млн. тонн золы и более 60 млн. тонн оксида серы. Тепловые электростанции, двигатели внутреннего сгорания автомобилей и других машин в большом количестве сбрасывают в атмосферу, а затем в почву вредные для всего живого отходы, к примеру, хлор, сернистые соединения (при сгорании каменного угля), угарный газ СО, оксиды азота и др. Автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу около трех тонн свинца. На атомных электростанциях иная экологическая проблема использования тепловых машин - безопасность и захоронение радиоактивных отходов. Из-за невероятно большого потребления энергии некоторые регионы утратили способность самоочищения собственного воздушного пространства. 3
|
|
Пути решения экологических проблем
Эксплуатация атомных электростанций помогла значительно снизить вредные выбросы, однако для работы паровых турбин требуется огромное количество воды и большое пространство под пруды для охлаждения отработанного пара.
К сожалению, человечество не в силах отказаться от использования тепловых двигателей. Где же выход? Чтобы расходовать на порядок меньше топлива, то есть снизить энергопотребление, следует повысить КПД двигателя для проведения одной и той же работы. Борьба с негативными последствиями использования тепловых машин заключается только в том, чтобы увеличить эффективность применения энергии и переходить на энергосберегающие технологии.
|
|
В общем, будет неправильным утверждать, что мировая экологическая проблема использования тепловых машин не решается. Все большее количество электровозов вытесняют обычные поезда; становятся популярными автомобили на аккумуляторных батареях; в промышленность внедряются энергосберегающие технологии. Есть надежда, что появятся экологически чистые авиа- и ракетные двигатели. Правительствами многих стран реализуются международные программы по защите окружающей среды, направленные против загрязнения Земли.
4
Источники:
https://www.shelita.info/index.php/shejman-v-m/28-uchashchimsya-8-klassa/rasshifrovka-konspektov-8-klass/razdel-4-2-agregatnye-sostoyaniya-veshchestva/71-ok-istoriya-sozdaniya-teplovykh-mashin
https://k-a-t.ru/teplotexnika/10_dvigateli/
https://ru.wikipedia.org/wiki/Тепловые_машины
https://fb.ru/article/173901/ekologicheskaya-problema-ispolzovaniya-teplovyih-mashin-metodyi-resheniya