Презентация по физике "Роль автомобиля в жизни человека" 10 класс

РОЛЬ АВТОМОБИЛЯ  РОЛЬ АВТОМОБИЛЯ  В ЖИЗНИ  В ЖИЗНИ  ЧЕЛОВЕКА ЧЕЛОВЕКА «Все мы, ныне живущие, в  ответе за природу перед  потомками».

Хронология изобретений  Хронология изобретений  тепловых двигателей тепловых двигателей 1690 – пароатмосферная машина Д.Папена 1705 ­ пароатмосферная машина Т.Ньюкомена для  подъема воды из шахты 1763­1766 – паровой двигатель И.И.Ползунова 1784 – паровой двигатель Дж.Уатта 1865 – двигатель внутреннего сгорания Н.Отто 1871 – холодильная машина К.Линде 1897 – двигатель внутреннего сгорания Р.Дизеля (с  самовоспламенением)

Пароатмосферная машина  Пароатмосферная машина  Д.Папена  Д.Папена       Создатель первой поршневой паровой  машины ­  1690 год

Пароатмосферная машина Д.Папена Пароатмосферная машина Д.Папена

Пароатмосферная машина  Пароатмосферная машина  Т.Ньюкомена для подъема воды  Т.Ньюкомена для подъема воды  из шахты из шахты      В 1711­1712 гг. английский  изобретатель кузнечный мастер Томас  Ньюкомен построил первую паровую  (пароатмосферную) машину поршневого  типа.

Пароатмосферная машина Т.Ньюкомена для  подъема воды из шахты

Паровой двигатель  Паровой двигатель  И.И.Ползунова И.И.Ползунова     В апреле 1763 г. Ползунов  демонстрировал работу  огнедействующей машины"  для заводских нужд»

Паровой двигатель Дж.Уатта Паровой двигатель Дж.Уатта          В 1781 г. Джеймс Уатт  получил патент на  изобретение второй модели  своей машины.          В 1782 г. эта  замечательная машина,  первая универсальная  паровая машина «двойного  действия», была построена.

Паровой двигатель Дж. Уатта Паровой двигатель Дж. Уатта

Двигатель  Двигатель  внутреннего  внутреннего  сгорания Н.Отто сгорания Н.Отто         К  1863 году был готов первый образец  атмосферного газового двигателя с  поршнем от авиационного мотора и  ручным стартером, работавшим на  смеси бензина и воздуха.

Двигатель внутреннего сгорания Н. Отто

Холодильная машина  Холодильная машина  К.Линде К.Линде      Назначение премии за изобретение холодильной машины  по выкристаллизации парафина побудило профессора в  1870 году вплотную заняться теорией тогда еще не  существовавшей холодильной отрасли. Тремя годами  позже в аугсбургской пивоварне была опробована первая  опытная паровая машина фон Линде, в которой в качестве  хладагента  использовался метилэфир. Тогда же  профессор получил в земле Бавария патент на свое  изобретение, а 9 августа 1877 года — уже имперский  патент на машину «второй конструкции», работавшую на  аммиаке.

Холодильная машина К.  Холодильная машина К.  Линде Линде

Двигатель  Двигатель  внутреннего сгорания  внутреннего сгорания  Р.Дизеля (с  Р.Дизеля (с  самовоспламенением) самовоспламенением)       1878 – 1888 гг.  Рудольф Дизель работает над  созданием двигателя принципиально новой  конструкции. В голову ему приходит создание  абсорбционного двигателя, работавшего на  аммиаке, а в роли топлива должна был  выступать специальная пудра, полученная из  каменного угля.

Двигатель Двигатель Двигатель Двигатель внутреннего внутреннего внутреннего внутреннего сгорания сгорания сгорания сгорания Первый четырехтактный ДВС работал на Первый четырехтактный ДВС работал на газе. Изобрел его в 1878 году немецкий газе. Изобрел его в 1878 году немецкий физик самоучка Николай Отто. физик самоучка Николай Отто.

• Позже его коллеги Готлиб Даймлер и Вильгельм Майбах в 1885 году построили карбюраторный ДВС, работавший на бензине.

• Карбюраторны й ДВС имеет карбюратор- устройство, в которое поступают бензин и воздух, при этом получается горючая смесь.

4 такта двигателя • 1 такт-в результате движения поршня вниз происходит всасывания через впускной клапан горючей смеси, выпускной клапан закрыт. • 2 такт-поршень сжимает горючую смесь, она нагревается и поджигается электрической искрой от свечи.

• 3 такт-раскаленные газы- продукты сгорания горючей смеси- давят на поршень и толкают его вниз.Движение поршня с помощью шатуна передается коленчатому валу. • 4 такт-поршень поднимается вверх и выталкивает отработанные газы через выпускной клапан,который в это время открывается

График изменения состояния газа в цилиндре ДВС на р,V- диаграмме. • 1,2-Впуск • 2,3-Сжатие • 3,4-Рабочий ход • 4,5,6,7- выпуск

• 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 есть и недостатки: работают на дорогом высококачественном топливе, довольно сложны по конструкции, имеют большую скорость вращения вала двигателя, их выхлопные газы загрязняют атмосферу.

Четырёхтактный  дизельный двигатель Изобретён немецким инженером Рудольфом ДИЗЕЛЕМ(1858 – 1913) в 1897году.

Принципиальное устройство Принципиальное устройство

Первый такт Первый такт При ходе  поршня вниз  через впускной  клапан в  цилиндр  поступает  атмосферный  воздух.

Второй такт Второй такт При ходе поршня  вверх воздух  адиабатно сжимается  до давления  примерно 1,2*106 Па,  что ведёт к  повышению его  температуры в конце  такта до 500­700 0С.

В сжатый  раскалённый воздух  впрыскивается с  помощью топливного  насоса и форсунки  дизельное топливо.  Из­за высокой  температуры оно  воспламеняется  (причём горит  дольше бензина).

Третий такт Образующиеся при горении  газы давят на поршень и  производят полезную  работу во время движения  поршня вниз. Давление  расширяющегося газа  поддерживается  приблизительно  постоянным. По окончании  горения впрыснутой порции  топлива происходит  адиабатное расширение  газа. В конце такта  происходит открытие  выпускного клапана,  давление падает.

Четвёртый такт Поршень  движется вверх и  выталкивает  продукты  сгорания в  атмосферу.

График изменения состояния газа в  График изменения состояния газа в  цилиндре ДД на р,V­V­диаграмме. диаграмме. цилиндре ДД на р, Изобара 1­2 ­ 1 такт  Изобара 2­3 ­ 2 такт Изобара 3­4, изотерма 4­5,  изохора5­6 ­ 3 такт  Изобара 6­7 ­  4 такт

Преимущества дизельного двигателя: Преимущества дизельного двигателя: Большой КПД (35­40%). Низкий расход топлива Дешёвое топливо Большой крутящий момент Недостатки дизельного  Недостатки дизельного  двигателя: двигателя: Более низкая мощность, по сравнению с бензиновыми  двигателями Более высокая масса

Перегонка нефти Перегонка нефти Нефть Бензин С5­С11 40­180 0С 14,5 % Лигроин С8­С14 Керосин С14­ С18 Соляровое масло С14­С20 Мазут С17­С60 120­240 0 С    7,5 % 300­350 0 С     5% 150­310 0 С    18% 400­450 0 С    55%

Крекинг Крекинг ------ С88НН1818 + С + С88НН1616 ------ С44НН1010 + С + С44НН8 8 ------ С22НН6 6 + С+ С22НН44 СС1616НН3434 ------ С СС88НН18 18 ------ С СС44НН1010 ------ С  Бензин                   45­55% Бензин                   45­55%  Крекинг газы          20­ 25% Крекинг газы          20­ 25%  Газойль                 15­25% Газойль                 15­25%  Кокс                        3­7% Кокс                        3­7%  Масла : Масла :       цилиндровое, машинное,                      цилиндровое, машинное,                                        веретенное, гудрон                   веретенное, гудрон

Сравнение термического и Сравнение термического и каталитического каталитического крекингов крекингов Термический Каталитический Мазут и др.      ­­­­­­­ 450­550 0С 2­7 МПа Крекинг Автомобильны й бензин Керосин и газойль Алюмосиликаты 450 0С Атмосферное Крекинг и  изомерия Авиационный  бензин Признаки  сравнения Сырье Катализаторы Температура Давление Химические  реакции Продукты

Схема теплового двигателя Схема теплового двигателя Нагреватель Т1 Q 1 Рабочее тело (газ) A = Q 1  ­ Q 2 Q 2 Холодильник Т2

Работа теплового двигателя Работа теплового двигателя характеризуется КПД характеризуется КПД КПД=А/QQ1*100 КПД=А/ QQ2)/2)/QQ1*100 1*100%%=(=(QQ1­1­ 1*100%% Обычно КПД = от 15 до 40% Обычно КПД = от 15 до 40%

Ученые Ученые Карно Никола Леонард Сади  (1796­1832 г.)­ французский  физик и инженер. Свои  исследования он изложил в  сочинении «размышления о  движущей силе огня и о  машинах, способных развивать  эту силу». Он предложил  идеальную тепловую машину.  Суть её проста: КПД=(Т1­Т2)/Т1*100%, где  Т2=0о.К, то КПД=100%=1. Но  это невозможно, так как  максимальное КПД=62%, при  Т1=800о.К, Т2=300о.К.

расширение Участок авс – расширение Участок авс –  Работа А  = площади Sabcef Sabcef Работа А  = площади  сжатие Участок adcadc­ ­ сжатие Участок  А’= А’= Sadcef Sadcef S abcef   Аполез.= А­А’= S abcef Аполез.= А­А’=

Токсичность соединений Токсичность соединений свинца свинца РРbb(С(С22НН55))44  Действует на нервную систему Действует на нервную систему  Вызывает умственную отсталость Вызывает умственную отсталость  Заболевания мозга Заболевания мозга  Дезактивирует ферменты Дезактивирует ферменты  + 4KI ­­­­­­ 4 C22HH55K + PbI               Pb(CPb(C22HH55))44 + 4KI ­­­­­­ 4 C K + PbI44                   + 4I­ ­ ­­­­­­ PbI                           ­­­­­­ PbI 44                                                          желтого цвета желтого цвета                                                        Безопасный уровень в крови Безопасный уровень в крови                         0,2­ 0,8                                     PbPb4+4+ + 4I 0,2­ 0,8××1010­4 ­4 %%

Состав отработанных газов  Состав отработанных газов  автомобильных двигателей автомобильных двигателей Компонент Оксид  углерода (II)  CO  Оксиды  азотаNOх Углеводороды  CхHу  Диоксид серы  SO2 Сажа С    Количество отработанных газов  двигателей, % Дизельного  Карбюраторного  0,2 0,35 0,04 0,04 0,3 (мг/л) 6 0,46 0,4 0,007 0,05 (мг/л)

Альтернативные виды Альтернативные виды топлива топлива  + 13О22 = 8СО  = 8СО22 + 10Н  + 10Н22ОО ОН + 3О22 = 2СО  = 2СО22 + 3Н + 3Н22ОО Газовое топливо    Газовое топливо          2С2С44НН1010 + 13О            Этиловый спирт Этиловый спирт         СС22НН55ОН + 3О              Водород Водород          2Н2Н22 + О + О22 = 2Н = 2Н22ОО               Биогаз Биогаз          СНСН44 + 2О + 2О22 = СО                  = СО22 + 2Н + 2Н22ОО

Меры по снижению вредных  Меры по снижению вредных  выбросов автомобилей выбросов автомобилей • Равномерное движение машин,  ликвидация заторов • Установление предельной скорости  движения в городе  60 км/ч • Вывод из городской черты грузовых  потоков • Своевременное устранение  неисправности двигателей

«О люди! Берегите Землю! «О люди! Берегите Землю! Неповторимую среди планет! Неповторимую среди планет! Планета у нас одна, это наш дом, Планета у нас одна, это наш дом, И ее судьба небезразлична для всех  И ее судьба небезразлична для всех  людей». людей». С.А. Радкевич С.А. Радкевич