Презентация к уроку на тему "Тепловые двигатели и охрана окружающей среды"

Механическая работа в двигателе совершается при
расширении рабочего вещества, перемещающего
поршень в цилиндре. Для цикличной, непрерывной
работы двигателя необходимо возвращение поршня в
первоначальное положение, г. е. сжатие рабочего
вещества. Легко сжимаемым является вещество в
газообразном состоянии, поэтому в качестве рабочего
вещества в тепловых двигателях используется газ или пар. 

Работа теплового двигателя состоит из
периодически повторяющихся процессов
расширения и жития газа. Сжатие газа не может
быть самопроизвольным, оно происходит только
под действием и внешней силы, например за счет
энергии, запасенной маховиком двигателя при
расширении газа.

Полная механическая работа А складывается из
работы расширения газа Арасш и работы Асж,
совершаемой силами давления газа при его
сжатии. Так как при сжатии ΔV 0, то Асж = - 0,
по­этому для получения положительной полной
механической работы (А 0) необходимо, чтобы
работа сжатия газа была меньше работы
расширения. Тогда изменение объема ΔV газа при
расширении и сжатии должно быть одинаковым
из-за цикличности работы двигателя.
Следовательно, давление газа при сжатии должно
быть меньше его давления при расширении.

При одном и том же объеме давление газа тем
меньше, чем ниже его температура, поэтому перед
сжатием газ должен быть охлажден, т. е.
приведен в контакт с холодильником — телом,
имеющий более низкую температуру. Для
получения механической работы в тепловом
двигателе при циклическом процессе расширение
газа должно происходить при более высокой
температуре, чем сжатие.
Необходимое условие для циклического
получения механической работы в тепловом
двигателе — наличие нагревателя и холодильника.

Тепловые двигатели — необходимый атрибут
современной цивилизации. С их помощью
вырабатывается около 80% электроэнергии. Без
тепловых двигателей невозможно представить
современный транспорт. В то же время
повсеместное использование тепловых двигателей
связано с отрицательным воздействием на
окружающую среду.

Сжигание топлива сопровождается выделением в
атмосферу углекислого газа, способного поглощать
тепловое инфракрасное (ИК) излучение
поверхности Земли. Рост концентрации
углекислого газа в атмосфере, увеличивая
поглощение ИК-излучения, приводит к повышению
ее температуры (парниковый эффект). Ежегодно
температура атмосферы Земли повышается на 0,05
°С. Этот эффект может создать угрозу таяния
ледников и катастрофическое повышение уровня
Мирового океана.

Продукты сгорания топлива существенно
загрязняют окружающую среду. Углеводороды,
вступая в реакцию с озоном, находящимся в
атмосфере, образуют химические соединения,
неблагоприятно воздействующие на
жизнедеятельность растений, животных и
человека.
Потребление кислорода при горении топлива
уменьшает его содержание в атмосфере.

Для охраны окружающей среды широко
используют очистные сооружения,
препятствующие выбросу в атмосферу вредных
веществ, резко ограничивают использование
соединений тяжелых металлов, добавляемых в
топливо, разрабатывают двигатели, использующие
водород в качестве горючего (выхлопные газы
состоят из безвредных паров воды), создают
электромобили и автомобили, использующие
солнечную энергию.