Методическая разработка урока

 на тему:

 

 

«Тепловые двигатели и охрана окружающей среды».

 

 

 

Разработала:

 

преподаватель физики

 

Котова Е.А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тема урока:   Тепловые двигатели и охрана окружающей среды

 

Цели урока:

Образовательные – рассмотреть физические принципы работы тепловых двигателей; выяснить роль тепловых двигателей в жизни мирового сообщества;

Развивающие – совершенствовать интеллектуальные способности и мыслительные умения учащихся; формировать представление о процессе научного познания;

Воспитательные – прививать культуру умственного труда; раскрыть сущность экологических проблем и убедить учащихся в жизненной важности бережного отношения к окружающей нас природе.

 

Тип урока: урок усвоения новых знаний.

 

Методы, применяемые на уроке: беседа, рассказ, демонстрация опыта, работа с интернет - ресурсами, научной литературой.

 

Оборудование:  пробирка, пробка, вода, таблица «ДВС», экологические таблицы, компьютерные презентации, видеофрагмент на тему: тепловые двигатели и принцип их действия, анимации.

 «Раньше природа устрашала человека,

 а теперь человек устрашает природу»

Жак Ив Кусто

(слайд1-2)   

 

Ход урока

 

1.Организационный момент (приветствие, проверка наличия письменных принадлежностей, выявление отсутствующих).

2. Актуализация опорных знаний учащихся.

Учащиеся обьединяются  в две подгруппы. В каждой подгруппе выбирают командира, который на протяжении урока будет оценивать членов своей подгруппы. Каждая подгруппа получает задание  разгадать кроссворд. Подгруппа, которая первая разгадает кроссворд - зарабатывает 7 баллов.

 

Вопросы кроссворда.

 

По вертикали:

1.Процесс передачи энергии от одного тела к другому без совершения работы

 (Теплообмен)

2. Физическая величина, которая определяется в термодинамике как произведение давления газа на изменение его объема. (Работа)

3. Процесс превращения пара в жидкость. (Конденсация)

4. Изопроцесс, протекающий при неизменном объёме.

(Изохорный)

 5.Процесс, происходящий в системе без теплообмена с окружающими телами. (Адиабатный)

6. Процесс превращение жидкости в пар.

 (Испарение)

7. Немецкий ученый, который составил одну из формулировок второго закона термодинамики.

 (Клаузиус)

 

По горизонтали: (выделено)

1.Теория тепловых явлений, в которой не учитывается атомно-молекулярное строение тел.

(Кроссворд показываем в презентации) (слайд 3-12)

3. Мотивация учебной деятельности учащихся.

Учитель:

Сегодня на нашем уроке речь пойдет о теплових двигателях и о городской экологии. Какие физические задачи встают перед конструкторами автомобильных двигателей, чтобы они не загрязняли городской воздух ?  О моторе мечтали давно. Не надо быть специалистом, чтобы понимать: «Эх, побольше бы мощности самосвалу. Да не ему одному – сколько километров дорог выиграла бы страна, на сколько ускорилась бы перевозка грузов». Необычно раздвинулись границы творчества молодых инженеров, техников, рабочих. И в эти новые горизонты вошли проблемы, которые казалось бы, выходят за рамки основной профессии. Каковы они, теплове двигатели, с точки зрения экономики горючего?  Каков он, мотор, в условиях окружающей нас природной среды. Не всегда такое мировозрение актуально, иногда упомянутые соображения “можно сбросить со счетов”. Но не лишено практического интереса следующее рассуждение. Каковы потери горючего, если их подсчитать в масштабах страны ? Сколько двигателей, работая ежедневно, “обогащают” наш воздух вредными примесями ? В пользу этого рассуждения работает арифметика.

Мощный расцвет промышленности в XIXвеке был связан с изобретением первого теплового двигателя внутреннего сгорания что и послужило базой для развития автомобильного транспорта.

                В нем дикая,

                            страшная сила

         Гнездится –

                            она называется –

                                                         «пар»

                                      В.Г.Бенедиктов

        

 

 

 

 

 

4.Сообщение темы, цели урока.

Учитель:

Тема нашего урока – тепловые двигатели и охрана окружающей среды.

         Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Все они при работе выделяют большое количество теплоты и выбрасывают в атмосферу вредные для растений и животных химические соединения. Это ставит серьезные проблемы охраны окружающей среды.1 т бензина, сгорая, выделяет 500-800 кг вредных веществ; в атмосферу ежегодно выбрасывается 5 млрд. т. СО₂  в состав выхлопных газов входит 1200 компонентов, в том числе оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, альдегиды, оксиды металлов (наиболее вредный – оксид свинца), сажа. (слайд 13)

На уроке необходимо раскрыть сущность экологических проблем; видеть физику в окружающем мире.

5.Первичное восприятие нового материала

Учитель:

Проделаем опыт. Нальем в пробирку немного воды, затем плотно закроем ее пробкой нагреем воду до кипения. Под давлением образовавшегося пара пробка выскочит и поднимается вверх. Сначала в этом опыте энергия топлива перешла во внутреннюю энергию. Затем пар, расширяясь, совершил работу – поднял пробку. Если мы заменим пробирку прочным металлическим цилиндром, а пробку – поршнем, способным двигаться внутри цилиндра, то получим простейший тепловой двигатель.(слайд14)

(Сообщения учащиеся подготовили на заранее заданые темы)

Сообщение  1 подгруппы (Приложение 1- презентация 1)

Учитель:

Тепловыми двигателями называют машины, преобразующие внутреннюю энергию топлива в механическую.

Существует разные виды тепловых двигателей:

·        паровая машина,

·        двигатель внутреннего сгорания,

·        газовая и паровая турбина,

·        реактивный двигатель.

(Видеофрагмент)

              Различные по конструкции и назначению паровые машины разработали: Т.Севери (англичанин), Т.Ньюкомен (англичанин), Д. Папен (француз), И.И. Ползунов (русский), Д.Уатт (англичанин). (Буклет)

              Сообщение 1 подгруппы (Приложение 2-презентация 1)

              Учитель:

              Большое значение для развития науки и техники имело изобретение Уатта, которое совпало по времени с бурным развитием промышленности в Англии.   Изобретение паровой машины сыграло огромную роль в переходе к машинному производству. Недаром на памятнике Уатту написано: «Увеличил власть человека над природой».

Двигатель внутреннего сгорания был изобретен в 1860 г,  французским механиком Э.Ленуаром. Свое название он получил потому, что топливо в нем сжигалось внутри цилиндра двигателя.

Наибольшее распространение получил четырехтактный двигатель внутреннего сгорания, сконструированный в 1878 г. немецким изобретателем Н.Отто Каждый рабочий цикл этого двигателя включал в себя четыре такта:

-впуск горючей смеси,

-ее сжатие,

-рабочий ход,

-выпуск продуктов сгорания.

Отсюда и название двигателя – четырехтактный. (Анимация 1,2,3)

I такт – выпуск. Открывается впускной клапан, поршень движется вниз, рабочая смесь занимает весь объем цилиндра.

II такт – сжатие. Клапаны закрыты. Поршень движется, рабочая смесь сжимается, и при минимальной рабочей смеси происходит воспламенение от искры.

III такт – рабочий ход. При сгорании рабочей смеси давление газов составляет 5-7 мПа, а Температура 1500 - 2200ºС. Поршень под действием газов движется вниз, температура газа уменьшается. Происходит преобразование части внутренней энергии в механическую.

IV такт – выпуск. Поршень начинает двигаться вверх, открывается выпускной клапан, и отработанные газы выходят в окружающую среду.(слайд 15-19)

(Схема 1,2,3,4)

Частота вращения вала – от 3000 до 7000 оборотов в минуту. КПД-25-30%.

В 1897г. немецкий инженер Р.Дизель сконструировал ДВС, в котором сжималась не горючая смесь, а воздух. В процессе этого сжатия температура воздуха поднималась настолько, что при попадании в него топлива оно самовозгоралось. Специального устройства для воспламенения топлива в этом двигателе уже не требовалось; не нужен был и карбюратор. Новые двигатели стали называть дизелями. Двигатели Дизеля являются наиболее экономичными тепловыми двигателями. КПД- 31-44 %.

Применение ДВС: они приводят в движение самолеты, теплоходы, тракторы, тепловозы, морские и речные суды, автомобили. (Схема 5)

Учитель:

А теперь,чтобы проверить, как внимательно вы слушали сообщения о тепловых двигателях, проведем игру « Кто быстрее ответит…».На столах для каждой подгруппы лежат наборы  слов: 2 клапана, форсунка,горючая смесь,свеча, рабочий ход, впуск, выпуск, воздух, бензин, сжатие. Учитель задает вопрос, подгруппы показывают слово (ответ на вопрос), кто быстрее найдет и покажет правильное слово той подгруппе защитывается 1 балл.

Игра  « Кто быстрее ответит…»

 Вопросы для проверки:

1.     Как называется третий такт?

2.     Какое топливо используется в двигателях?

3.     Что поступает в цилиндр двигателя?

4.     Как называется первый такт?

5.     Какой ход является самым важным, самым ценным?

6.     Как называется деталь, которая дает искру?

7.     Как называется деталь, которая распыляет топливо?

8.     Как называется второй такт?

9.     Как называется четвертый такт?

10. Как называется деталь которой нет в двигателях?(слайд 20)

Учитель:

Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима.  Все они при работе выделяют большое количество теплоты и выбрасывают в атмосферу вредные для растений и животных химические соединения. Это ставит серьезные проблемы охраны окружающей среды.( слайд 21-22)

Сообщение 2 подгруппы (Приложение 3- презентация 2)

Учитель:

Особое место в экологическом загрязнении занимает транспорт. Один легковой автомобиль в среднем в год потребляет около 4 тонн кислорода, а выбрасывает в атмосферу около 40 кг окиси азота и почти 200 кг различных углеводородов. Выбросы особенно значительны при малых оборотах двигателей или в моменты торможения или увеличения скорости. В этот момент выделяется в десятки раз больше несгоревших частиц, чем при обычной работе двигателя в пути. Отработавшие газы автомобильных двигателей оказывают вредные влияния на весь организм человека, воздействуют на органы обоняния, вызывают раздражение глаз, верхних дыхательных путей, обострение легочных и других хронических заболеваний, в некоторых случаях могут привести к серьёзным отравлениям.

Сообщение 2 подгруппы (Приложение 4- презентация 2)

Учитель:

Отрицательные последствия использования машин:

          а) Сжигание топлива сопровождается  выделением в атмосферу углекислого газа, способного поглощать тепловое инфракрасное излучение поверхности Земли. Рост концентрации углекислого газа в атмосфере приводит к повышению ее температуры (парниковый эффект). Этот эффект может создать угрозу таяния ледников и катастрофические повышение уровня Мирового океана.

б) при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.

в) При сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека.

Сообщение 2 подгруппы (Приложение 5- презентация 2)

 Учитель:

         Ежегодно сжигая 33 млрд т угля, человечество рассеивает вместе с золой до 220 тыс. т урана и 280 тыс.т. мышьяка, в то время как мировое производство этих двух металлов составляет в год соответственно 30 и 40 тыс. т.

        В результате сжигания топлива в атмосферу поступает около

200 млн. т. оксида углерода (II)

150 млн. т. оксида серы (IV)

50 млн. т. оксида азота (II)

250 млн. т. пыли

70 млн. м³ соединений свинца и других металлов.( слайд 23)

(Таблица1)

Учитель:

В последние годы охране окружающей среды во всех странах мира уделяется большое внимание.

Для этого необходимо обеспечить:

1)    более полное сгорание топлива;

2)    более тщательную очистку газов, выделяющихся двигателями внутреннего сгорания;

3)    поиск более «чистого» продукта. Ведутся большие исследовательские работы по созданию водородного двигателя, в процессе работы которого в атмосферу не выбрасываются вредные газы.

Перспективными  с точки зрения экологии являются электромобили, в которых вместо бензиновых двигателей используется электродвигатель.

Сообщение 2 подгруппы (Приложение 6 - презентация 2)

Учитель:

Защита окружающей среды – дело каждого, и каждый может и должен принять в нем посильное участие.

«Здоровье нашей планеты – главнейшая из забот современного человека».

 

6. Закрепление нового материала

 

Экологическая викторина

1. Почему бочка для хранения бензина должна закрываться пробкой с резиновой прокладкой, причем очень плотно?

 

2. В какое время года потери бензина на испарение максимальны и почему?

 

3. Почему резервуары с бензином предпочтительнее размещать под землёй?

 

4. Подсчитано, что если для заправки бензином использовать ведро, то в год потери горючего (на одну автомашину) составят до 200 кг. Каковы причины этих потерь? ( слайд 24)

 

По окончании викторины учитель просит учащихся на листочке ответить на вопрос: “Что может сделать каждый из вас, чтобы спасти Землю от загрязнения двигателями внутреннего сгорания?”.

         7. Подведение итогов урока

 Учитель: 

  Итак, попробуем ответить на вопросы:

1. Перечислите виды тепловых двигателей. Каковы отрицательные последствия применения тепловых двигателей? (Схема 6)

2. Какая экологическая проблема нашла отражение в строках китайского поэта Цюй  Цюбо?

Генерал – губернатор

Мчится в автомобиле.

Белесый клубится дым,

Зловоние душит людей.

2.       Одним из перспективных направлений в поисках экологически чистых видов топлива является переход на широкое использование водорода. Чем это объяснить? (слайд 25-26)

Учитель:

Во всех странах мира с развитой промышленностью ведутся работы, направленные на снижение и ликвидацию последствий загрязнения воздуха.  Чтобы уменьшить негативные последствия работы тепловых двигателей, действуют в двух направлениях: с одной стороны, совершенствуют эти двигатели, повышая их КПД и уменьшая выброс вредных веществ, с другой стороны — используют энергосберегающие технологии.В странах, где эти технологии разрабатываются и применяются, потребление энергии на производство той же самой продукции в несколько раз ниже, чем в странах, которые только сейчас начинают уделять внимание энергосберегающим технологиям. Таким образом, нельзя сказать, что вопросу загрязнения транспортом не уделяется никакого внимания. Все больше обычные поезда заменяются электровозами, разрабатываются и уже выпускаются автомобили на аккумуляторных батареях, при современных темпах прогресса можно надеяться на то что вскоре появятся и экологически чистые авиационные и ракетные двигатели. Правительства принимают решения против загрязнения планеты. Об этом свидетельствует и принятая декларация. ( слайд 27-28)

Охрана природы - задача нашего века, проблема, ставшая социальной. Снова и снова мы слышим об опасности, грозящей окружающей среде, но до сих пор многие из нас считают их неприятным, но неизбежным порождением цивилизации и полагают, что мы ещё успеем справиться со всеми выявившимися затруднениями.

Основу научного познания заложил великий итальянский ученый Г.Галилей. Именно этим путем идут ученые, совершая свои открытия. И мы на уроке изучали новый материал соответственно циклу естественно-научного познания.

         Метод научного познания позволяет объективно отражать действительность и применяется не только в физике, но и в других областях науки (слайд 29)

“ О люди берегите Землю!

 

неповторимую среди планет!

 

Планета у нас одна, это наш дом,

 

И ее судьба небезразлична для всех людей.”

 

 ( С. А. Радкевич)

(слайд 30-31)

 

 

 

 

8. Домашнее задание ( работа с интернет- ресурсами, научной литературой).

 

9.Оценивание учебных дострижений ( командиры оценивают  каждого учащегося своей подгруппы)

( слайд 32)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 1

Тепловой двигатель.

 

         

 

 

     Ещё в давние времена люди старались использовать энер­гию топлива для превращения её в механическую. В 17в. 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.

   К тепловым двигателям относятся: паровая машина, двигатель внутреннего сгорания, паровая и газовая турбины, реактивный двигатель. Их топливом является твёрдое и жидкое топливо, солнечная и атомная энергии.

 

 

 

 

 

 

 

                       

 

 

 

Схема 1

Двигатель внутреннего сгорания.

 

                            

    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.

                                    

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 2 работы теплового двигателя.

 

 

 

 

Схема 3

Паровая машина Ползунова.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 4 паровой турбины Лаваля.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 2

 

История создания и принципы работы тепловых двигателей.

Впервые практически действующие универсальные паровые машины были созданы И. И. Ползуновым (1763 г.) и Д. Уаттом (1764 г.). Конструкция первых паровых машин имела основные части всех последующих тепловых машин: нагреватель, в котором освобождалась энергия топлива; водяной пар как рабочее тело и поршень с цилиндром, преобразующий внутреннюю энергию пара в механическую энергию; охладитель, необходимый для снижения температуры и давления пара. Главным недостатком паровых машин был низкий КПД, не превышающий 9%.

С развитием нефтяной промышленности в конце XIX в. дало новые виды топлива - керосин, бензин. Самым распространенным типом теплового  двигателя становится двигатель внутреннего сгорания. ДВС устанавливаются на автомобилях, самолетах, танках, тракторах и т. д., они могут работать на жидком топливе или на горючем газе. В бензиновом двигателе для более полного сгорания топлива перед впуском в цилиндр его смешивают с воздухом в специальных смесителях, называемых карбюраторами. Воздушно-бензиновую смесь называют горючей смесью. Топливо здесь сжигается для нагревания воздуха.

Двигатель внутреннего сгорания обладает рядом пре­имуществ, являющихся причиной его широкого распро­странения (компактность, малая масса). С другой стороны, недостатками двигателя являются: а) то, что он требует жидкого топлива высокого качества; б) невозможность получить при его помощи малую частоту вращения.

Чтобы повысить КПД двигателя внутреннего сгорания, немецкий инженер Р. Дизель в 1892 г. предложил использовать еще большие степени сжатия рабочего тела и расширение при постоянном давлении. Высокая степень сжатия без детонации достигается в двигатели Дизеля за счет того, что сжатию подвергается не горючая смесь, а воздух. Дизель оказался более экономичным двигателем, чем бензиновый. Современные дизели имеют степень сжатия 16-21 и КПД около 40%. Дизели ставят на судах (теп­лоходах), тепловозах, тракторах, грузовых автомобилях, небольших электростанциях. Большим преимуществом ди­зеля является то, что он работает на дешевых «тяжелых» сортах топлива, а не на бензине.

         История промышленной паровой турбины началась с изобретения шведским инженером Г. Лавалем …сепаратора для молока в 1889 г.   Рабочее колесо  турбины Лаваля имело по окружности множество лопаток. К лопаткам примыкало 4 сопла, из которых со скоростью свыше 1 км/с выходил пар, передавая свою кинетическую энергию турбине, заставляя её вращаться с огромной скоростью. Эта турбина имела мощность 5 лс и малый КПД, что делало её непригодной для привода рабочих машин.  

Чтобы полнее использовать кинетическую  энергию  струи  пара,  турбины  делают многоступенчатыми, насаживая на общий вал несколько роторов возрастающего диаметра. КПД современных паровых турбин достигает 40%. Электрические генераторы всех тепловых и атомных электростанций приводятся в действие паровыми турбинами. Паротурбинные двигатели нашли также широкое применение на водном транспорте.

  КПД газотурбинных установок достигает 25-30%. Компактность и быстроходность в сочетании с большой мощностью на единицу массы газотурбинных двигателей определили область применения - авиацию. Турбовинтовые двигатели имеют такие известные самолеты, как Ил-18, Ан-22, Ан-124, «Руслан». Газовая турбина может быть использована как реактивный двигатель. Применение турбореактивных двигателей в авиации началось в 40-х годах 20века, созданием реактивных истребителей. Дальнейшая успешная разработка ракетно-космической техники, выполненная под руководством академика С. П. Королева, позволила осуществить в нашей стране запуск первого в мире искусственного спутника Земли, полет вокруг Земли первого в мире космонавта Ю. А. Гагарина, запуск межпланетных станций.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 5

 

Принцип действия ДВС.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 3

Загрязнение атмосферы транспорт­ными средствами

В последние десятилетия в связи с быстрым развитием автотранспорта и авиации существенно увеличилась доля выбросов, поступающих в атмосферу от подвижных ис­точников: грузовых и легковых автомобилей, тракторов, тепловозов и самолетов.

Большую долю в загрязнении атмосферы составляют выбросы вредных веществ от автомобилей. Основной вклад в загрязнение атмосферы вносят автомобили, работающие на бензине, затем самолеты, автомобили с дизельными двигателями, тракторы и другие сельскохозяйственные машины, железнодорожный и водный транспорт.

В настоящее время на долю автомобильного транспорта приходится больше полови­ны всех вредных выбросов в окружающую среду, которые являются главным источником загрязнения атмосферы, особенно в крупных городах. В среднем при пробеге 15 тыс. км за год каждый автомобиль сжигает 2 т топлива и около 26 - 30 т воздуха, в том числе 4,5 т кислорода, что в 50 раз больше потребностей человека. При этом автомобиль выбрасывает в атмосферу (кг/год): угарного газа - 700, диоксида азота - 40, несгоревших углеводоро­дов - 230 и твердых веществ - 2 - 5. Кроме того, выбрасывается много соединений свинца из-за применения в большинстве своем этилированного бензина.

Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3 - 4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстоя­ние 50 м. Транспорт отравляет также водоемы, почву и растения.

Автотранспорт является источником загрязнения атмосферы, количество автома­шин непрерывно растет, особенно в крупных городах; а вместе с этим растет валовой выброс вредных продуктов в атмосферу.

Токсичными выбросами двигателей внутреннего сгорания (ДВС) являются отрабо­тавшие и картерные газы, пары топлива из карбюратора и топливного бака. Основная доля токсичных примесей поступает в атмосферу с отработавшими газами ДВС. С картерными газами и парами топлива в атмосферу поступает приблизительно 45 % углево­дородов от их общего выброса.

Количество вредных веществ, поступающих в атмосферу в составе отработавших газов, зависит от общего технического состояния автомобилей и особенно от двигателя - источника наибольшего загрязнения. Так, при нарушении регулировки карбюратора вы­бросы СО  увеличивается в 4 - 5 раз.

Применение этилированного бензина, имеющего в своем составе соединения свин­ца, вызывает загрязнение атмосферного воздуха весьма токсичными соединениями свинца. Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 - 3 кг свинца в год. Концентрация свинца в воздухе зависит от содержания свинца в бензине.

Исключить поступление высокотоксичных соединений свинца в атмосферу можно заменой этилированого бензина на неэтилированый.

Мировым парком автомобилей с ДВС ежегодно выбрасывается  млн. т:

оксида углерода - 260

летучих углеводородов - 40

оксидов азота - 20.

Наибольшее количество загрязняющих веществ выбрасывается при разгоне автомо­биля, особенно при быстром, а также при движении с малой скоростью. Относительная доля (от общей массы выбросов) углеводородов и оксида углерода наиболее высока при торможении и на холостом ходу, доля оксидов азота - при разгоне. Из этих данных следу­ет, что автомобили особенно сильно загрязняют воздушную среду при частых остановках и при движении с малой скоростью.

Несмотря на то, что дизельные двигатели более экономичны, таких веществ, как СО, HnCm, NOx, выбрасывают не более чем бензиновые, они существенно больше вы­брасывают дыма (преимущественно несгоревшего углерода), который к тому же облада­ет неприятным запахом, создаваемым некоторыми несгоревшими углеводородами. В со­четании же с создаваемым шумом дизельные двигатели не только сильнее загрязняют среду, но и воздействуют на здоровье человека гораздо в большей степени, чем бензино­вые.  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Загрязнение гидросферы

 

Интенсивное загрязнение гидросферы автотранспортом происходит вследствие следующих факторов. Одним из них является отсутствие гаражей для тысяч индивидуальных автомобилей, хранящихся на открытых площадках, во дворах жилых застроек. Положение усугубляется ещё и тем, что сеть ремонтных служб для автомобилей личного пользования недостаточно развита. Это вынуждает их владельцев производить ремонт и техническое обслуживание своими силами, что они и делают, конечно, без учёта экологических последствий. Примером могут служить частные мойки или несанкционированные площадки для мойки автомобилей: из-за отсутствия моечных пунктов эту операцию зачастую выполняют на берегу реки, озера или пруда. Между тем автолюбители всё в больших объёмах пользуются синтетическими моющими средствами, которые представляют определённую опасность для водоёмов.

Ливневые сточные воды с поверхности автомагистралей, площадок АЗС, с территории автотранспортных и авторемонтных предприятий также являются мощным источником загрязнения водных бассейнов в городской местности нефтепродуктами, фенолами и легкоокисляющимися органическими веществами. Поступление со стоками тяжелых металлов и токсичных веществ резко ограничивает потребление и использование водных ресурсов.

Для снижения загрязнения поверхностных вод открытых водоемов необходимо создание бессточной системы водоснабжения на участках, используемых для мытья автомобилей, а также строительство локальных очистных сооружений с последующим разбавлением остаточного количества загрязняющих веществ. Практика показала, что существующие технологические процессы по обезвреживанию сточных вод способствуют удалению 95-99% органических веществ и 40-99% взвешенных веществ. Однако они практически не снижают содержание в них солей, из которых наибольшую опасность представляют токсические вещества, в том числе канцерогенные, к которым относится один из наиболее токсичных - тетроэтилсвинец.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 4

 

Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием разных факторов.

1.  При сжигании топлива используется кислород  атмосферного воздуха.

2. Сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа.

3.При сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями, вредными для здоровья человека. Особенно существенно это загрязнение в крупных городах и промышленных центрах.

Согласно законам термодинамики производство электрической и механической энергии в принципе не может быть осуществлено без отвода в окружающую среду значительного количества теплоты, что должно привести к постепенному повышению средней температуры на Земле. Температура может возрасти из-за увеличения в атмосфере количества парниковых газов, выделяющихся при сжигании топлива в больших масштабах. Накопление этих газов в атмосфере наряду с парами воды приведет к возникновению «парникового эффекта». Объёмная концентрация углекислого газа в атмосфере составляет 0,0314% от всех газов атмосферы. Имеются серьёзные опасения считать, что даже небольшое увеличение этой концентрации способно резко нарушить тепловой баланс Земли.

 

Автомобили

На протяжении всего XX века производство автомобилей стремительно возрастало. В 1998 году по дорогам мира уже ездило 700 млн. автомобилей. Ожидается, что к 2012 году это число достигнет миллиардной отметки.

Такое распространение автомобилей получил главным образом благодаря качествам установленного на нём двигателя. При сравнительно небольшой массе он развивает мощность, достаточную для быстрой езды, потребляя при этом не так уж много топлива. Одной заправки хватает на 400-500 км.

 Все было хорошо, пока автомобилей не стало так много. В столицах развитых стран на каждую тысячи жителей приходятся более 300 автомобилей. Очевидно, что при таком количестве машин лёгкий дымок, выходящий из выхлопных труб, загрязняет окружающий воздух настолько, что это причиняет ощутимый вред здоровью людей и природе.

Это приводит к развитию широкого спектра заболеваний (бронхитов, пневмонии, бронхиальной астмы, сердечной недостаточности, инсультов, язв желудка) и увеличению смертности людей с ослабленным иммунитетом. Особенно трудно приходится детям (развиваются бронхиты, бронхиальная астма, кашель, у новорожденных нарушение генных структур организма и неизлечимые болезни), в итоге увеличивается детская смертность на 10% в год.      

 

Авиация и ракетоносители

 

 Применение газотурбинных двигательных установок в авиации и ракетостроении поистине огромно. Все ракетоносители и все самолеты (кроме пропеллерных, на которых стоят ДВС) используют тягу этих установок. Выхлопные газы газотурбинных двигательных установок (ГТДУ) содержат такие токсичные компоненты, как оксид углерода, оксиды азота, углеводороды, сажу, альдегиды и др.

Загрязнение воздушной среды транспортом с ракетными двигательными установками происходит главным образом при их работе перед стартом, при взлете и посадке, при наземных испытаниях в процессе их производства и после ремонта, при хранении и транспортировке топлива, а также при заправке топливом летательных аппаратов.

 

 В связи с развитием авиации и ракетной техники, а также интенсивным использованием авиационных и ракетных двигателей в других отраслях народного хозяйства существенно возрос общий выброс вредных примесей в атмосферу. Однако на долю этих двигателей приходится пока не более 5 % токсичных веществ, поступающих в атмосферу от транспортных средств всех типов.

 

Загрязнение окружающей среды судами

 

 Морской флот является существенным источником загрязнения воздушной атмосферы и мирового океана. Жестокие требования международной морской организации (ИМО) от 1997 года по контролю качества выпускных газов судовых дизелей и удаляемых за борт  бытовых и сточных вод направлены на ограничение отрицательного воздействия эксплуатируемых судов на окружающую среду.

 

 Серный газ, входящий в состав выпускных газов, окисляясь, растворяется в воде и образует серную кислоту, в связи с чем степень вредности для окружающей среды вдвое выше. Эти газы и кислоты нарушают экологический баланс.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 5

Чем опасен транспорт для здоровья человека

           Одним из основных источников загрязнения окружающей природной среды является транспортный комплекс. « Автомобиль не роскошь, а средство передвижения» – эти слова из известного произведения Ильфа и Петрова, звучавшие иронически, приобрели в наше время реальный смысл. Какова же плата человечества за эти несомненные блага цивилизации? Противоречия, из которых "соткан" автомобиль, пожалуй, ни в чем не проявляются так резко, как в деле защиты природы. С одной стороны, он облегчил человеку жизнь, с другой - отравляет ее в самом прямом смысле слова. Количественный состав отработавших газов бензиновых и дизельных двигателей существенно различен в самой основе.

Оксиды азота, образующиеся в  цилиндре двигателя при высоких температурах и давлениях, весьма опасны для людей, животных и растений даже при малых концентрациях.

           При контакте отработавших газов с влажной поверхностью образуются азотная и азотистая кислоты, поражающие слизистые оболочки и альвеолярную ткань легких (при содержании отработавших газов 0,0013%), что приводит к сложным рефлекторным расстройствам, а при высоких концентрациях (0,004%) - к отеку легких.

Воздействие на организм человека углеводородов бензинового ряда выражается в нарушениях функционального состояния центральной нервной системы, что связано с наркотическим действием углеводородов. Акролеин - обладает сильным раздражающим действием на слизистые верхних дыхательных путей, обуславливает запах отработавших газов, особенно дизельных двигателей. Частицы соединений свинца в отработавших газах, накапливаясь в организме человека, действуют на кроветворные органы. Накапливаясь в почве и растениях, свинец может попадать и в организм человека не только через воздух, но и через овощи, фрукты, молоко. Будучи кумулятивным ядом, свинец создает угрозу хронического свинцового отравления.

Оксид углерода обладает наркотическим действием, раздражающе действует на кожу и слизистые оболочки. Оксид углерода при вдыхании связывается с гемоглобином крови, вытесняя из нее кислород, в результате чего наступает кислородное голодание, которое, сказывается на центральную нервную систему. Высокая концентрация оксида углерода даже при кратковременном воздействии может вызвать смерть; небольшие дозы вызывают головокружение, головную боль, чувство усталости и замедленную реакцию. Оксид углерода – один из факторов, вызывающих болезнь сердца – стенокардию, т.е. уменьшение переноса кислорода к тканям, особенно пагубно  для миокарда (сердечной мышцы).

Диоксид азота вызывает сильное раздражение слизистых оболочек глаз, а при вдыхании - образование азотной и азотистой кислот в дыхательных путях, которые приводят к отеку легких.

Альдегиды раздражающе действуют на глаза, дыхательные пути, поражают центральную нервную систему, почки, печень. При фотохимическом смоге воспаляются глаза, слизистые оболочки носа и горла, отмечаются симптомы удушья, обострение легочных и нервных заболеваний, бронхиальной астмы.

Сернистый газ вызывает  онкологические заболевания. Вдыхание влажного воздуха, содержащего оксид серы, особенно опасен для людей, страдающих  сердечно -сосудистыми заболевания. Длительное вдыхание сернистого газа повышенной концентрации действует на организм общетоксично, вызывая нарушение деятельности нервной системы.

Как любая мелкая пыль, сажа действует на органы дыхания, но главная опасность заключается в том, что на ней адсорбируются канцерогенные вещества, следовательно, возрастает риск заболеваний раком.

Соединения свинца поражают органы и ткани организма, нервную систему, желудочно-кишечный тракт, нарушают обменные процессы, приводят к росту онкозаболеваний.

Поражение десен, расстройство кишечника, заболевание почек, сосудов и центральной нервной системы, угнетение синтеза белка, отрицательное воздействие на генетический аппарат клетки – результат отравления свинцом. Если с водой человек получает больше 0,1 мг ионов свинца в сутки, то это может привести к повышенной утомляемости , депрессии, нарушению функций нервной системы, анемии, почечной недостаточности, судорогам. Ионы свинца можно удалить из воды, осадив их в виде сульфидов.

Свинцовое отравление даже на ранних стадиях влияет на головной мозг, в результате чего у детей снижается интеллект, нарушается координация движений, ухудшается слух и память.

 

№	Показатели	2004	2006	2007
1	Психические расстройства и расстройство поведения	21,8	23,2	20
2	Болезни нервной системы	14,2	15,7	19,1
3	Болезни костно-мышечной системы и соединительной ткани	9,8	9,1	6,6
4	Врожденные аномалии	24,5	23,5	26,7

 

Основными причинами смертности остаются :

сердечно-сосудистые заболевания – 53,8%,

травмы –                                              13,9%

злокачественные новообразования  - 15,2%

от рака легких –                                    23%

от рака желудка -                                  12%

от рака молочной железы –                 9%

печени -                                                 10%

От рака легких мужчины умирают в 4,5 раза чаще, чем женщины.

Отмечается рост смертности от злокачественных новообразований в 1,2 раза; рост от болезней пищеварения 1,8 раза; и одной из причин смертности является загрязнение окружающей среды выхлопными газами.

    Как влияют выхлопные газы на самочувствие и здоровье людей, был проведен социологический опрос среди населения. Было опрошено 40 человек и получены следующие результаты:

     простудные -17чел,

     сердечнососудистые -24чел,

     ОРЗ -32 чел.

    Все опрошенные проблему своего здоровья связывают с состоянием окружающей среды. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 Влияние шума на организм человека

 

В условиях сильного городского шума происходит постоянное напряжение слухового анализатора. Это вызывает увеличение порога слышимости (10 дБ для большинства людей с нормальным слухом) на 10-25 дБ. Шум затрудняет разборчивость речи, особенно при его уровне более 70 дБ.

Ущерб, который причиняет слуху сильный шум, зависит от спектра звуковых колебаний и характера их изменения. Опасность возможной потери слуха из-за шума в значительной степени зависит от индивидуальных особенностей человека. Некоторые теряют слух даже после короткого воздействия шума сравнительно умеренной интенсивности, другие могут работать при сильном шуме почти всю жизнь без сколько-нибудь заметной утраты слуха. Постоянное воздействие сильного шума может не только отрицательно повлиять на слух, но и вызвать другие вредные последствия – звон в ушах, головокружение, головную боль, повышенную усталость.

Шум в больших городах сокращает продолжительность жизни человека. По данным  исследователей, это сокращение колеблется в пределах 8-12 лет. Чрезмерный шум может стать причиной нервного истощения, психической угнетённости, вегетативного невроза, язвенной болезни, расстройства эндокринной и сердечно-сосудистой систем. Шум мешает людям работать и отдыхать, снижает производительность труда.

Наиболее чувствительны к действию шума лица старших возрастов. Так, в возрасте до 27 лет на шум реагируют 46% людей, в возрасте 28-37 лет – 57%, в возрасте 38-57 лет – 62%, а в возрасте 58 лет и старше – 72%. Большое число жалоб на шум у пожилых людей, очевидно, связано с возрастными особенностями и состоянием центральной нервной системы этой группы населения.

Наблюдается зависимость между числом жалоб и характером выполняемой работы. Данные опроса показывают, что беспокоящее действие шума отражается больше на людях, занятых умственным трудом, по сравнению с людьми, выполняющими физическую работу (соответственно 60% и 55%). Более частые жалобы лиц умственного труда, по-видимому, связаны с большим утомлением нервной системы.

Массовые физиолого-гигиенические обследования населения, подвергающегося воздействию транспортного шума в условиях проживания и трудовой деятельности, выявили определённые изменения в состоянии здоровья людей. При этом изменения функционального состояния центральной нервной и сердечно-сосудистой систем, слуховой чувствительности зависели от уровня воздействующей звуковой энергии, от пола и возраста обследованных. Наиболее выраженные изменения выявлены у лиц, испытывающих шумовое воздействие в условиях, как труда, так и быта, по сравнению с лицами, проживающими и работающими в условиях отсутствия шума.

Высокие уровни шума в городской среде, являющиеся одним из агрессивных раздражителей центральной нервной системы, способны вызвать её перенапряжение. Городской шум оказывает неблагоприятное влияние и на сердечно-сосудистую систему. Ишемическая болезнь сердца, гипертоническая болезнь, повышенное содержание холестерина в крови встречаются чаще у лиц, проживающих в шумных районах.

Шум в значительной мере нарушает сон. Крайне неблагоприятно действуют прерывистые, внезапно возникающие шумы, особенно в вечерние и ночные часы, на только что заснувшего человека. Внезапно возникающий во время сна шум (например, грохот грузовика) нередко вызывает сильный испуг, особенно у больных людей и у детей. Шум уменьшает продолжительность и глубину сна. Под влиянием шума уровнем 50 дБ срок засыпания увеличивается на час и более, сон становится поверхностным, после пробуждения люди чувствуют усталость, головную боль, а нередко и сердцебиение.

Отсутствие нормального отдыха после трудового дня приводит к тому, что естественно развивающееся в процессе работы утомление не исчезает, а постепенно переходит в хроническое переутомление, которое способствует развитию ряда заболеваний, таких как расстройство центральной нервной системы, гипертоническая болезнь.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица1

Приблизительный состав выхлопных газов автомобилей

 

Компоненты	Содержание компонентов в выхлопах % /об./
	Карбюраторный двигатель	Дизельный двигатель
N2 -азот	74-77	76-78
O2-кислород	0,3-8	2-18
CO2-углекислый газ	5-12	1-10
CO-угарный газ	5-10	0,01-0,5
Оксиды серы	0-0,8	2*10-4-0,5
Углеводороды	0,2-3	1*10-3-0,5
Альдегиды	0-0,2	/1-9/*10-3
Сажа	0-0,4 Г/м3	0,01-1,1 Г/м3
Бензапирен	/10-20/*10-6 Г /м3	До 1*10-5 Г/м3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Приложение 6

 

Пути снижения токсичности двигателей.

Существуют несколько путей снижения токсичности двигателей:

1. Создание     транспортных     средств,     обеспечивающих     уменьшение
загрязнения   атмосферы   выхлопными   газами,   например,   использование   в автомобилях   вместо   карбюраторных   бензиновых   двигателей   дизелей, в топливо   которых   не   добавляют   соединения   свинца.

2. Перевод транспорта на сжиженный газ значительно уменьшит поступления оксидов углерода  в атмосферу;

3. Применение  специальных   фильтров;

4. Токсичность   отработавших   газов   автомобилей   можно   уменьшить
путем      предупреждения      образования      токсичных      компонентов      или посредством их нейтрализации.

5. Создание мощных электромобилей не выбрасывающих вредных газов в атмосферу (разработки фирм «Форд», «Дженерал Моторз», «Рено», «Тойота» и др.). В 2004 г. немецкая фирма «Даймлер-Бенц» представила прототип автомобиля на топливных элементах, горючим для которых служит этиловый спирт.

6. Для    сохранения    равновесия    в    воздушном    океане    необходимо
расширение зеленой зоны.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема 6      Воздействия транспорта на окружающую среду