з
iї
на тему
«
Змiст
Вступ
2. Коефiцiєнт ККД
3. Шкiдливi викиди в атмосферу
Висновки
Список використаної лiтератури
Вступ
Свiту, в якому ми живемо, загрожує серйозна небезпека. Втручання людини у тендiтну рiвновагу природи - розвиток технiки i промисловостi - може нанести непоправну шкоду оточуючому нас прекрасному довкiллю. Одначе, сьогоднi iснують ефективнi методи боротьби проти всiх форм забруднення природи, якi буде розглянуто далi. Але, насамперед, пропонуємо опис того негативного впливу, що спричиняється використанням людиною теплових двигунiв.
1. Тепловi двигуни
Тепловий двигун - машина, призначена для перетворення теплової енергiї на механiчну роботу. Джерелом тепла теплового двигуна є переважно органiчне паливо. До теплового двигуна з зовнiшнiм згорянням палива належать паровi машини i паровi турбiни, до теплового двигуна з внутрiшнiм згорянням - двигуни внутрiшнього згоряння, газовi турбiни i реактивнi двигуни. В кожному тепловому двигунi розрiзняють нагрiвник i холодильник. Робоче тiло двигуна, одержавши певну кiлькiсть тепла Q1
вiд нагрiвника, розширюється в двигунi, а далi виходить у холодильник (напр. в конденсатор), вiддаючи йому кiлькiсть тепла Q2
. Рiзниця мiж пiдведеним (Q1
) i вiдведеним (Q2
) теплом перетворюється у двигунi на механiчну роботу; при цьому стан робочого тiла змiнюється за замкненим циклом. Ефективнiсть теплового двигуна визначають термiчним, або термодинамiчним, коефiцiєнтом корисної дiї, що являє собою вiдношення кiлькостi тепла, перетвореного на роботу, до кiлькостi пiдведеного тепла.
правильним дробом або в процентах i позначають грецькою лiтерою η. У паровому котлi ККД - вiдношення кiлькостi тепла, що виводять з котла разом iз парою, до кiлькостi тепла, яке одержують в топцi котла при спалюваннi палива. В тепловому двигунi ККД - вiдношення кiлькостi одержаної корисної механiчної роботи до кiлькостi затраченої теплової енергiї. ККД є важливою технiчною характеристикою кожного перетворювача енергiї i завжди менший за одиницю. ККД парової машини досягає 0,2, двигуна внутрiшнього згорання - 0,35, електричних трансформаторiв - 0,98. У пристрої, в якому енергiя перетворюється неодноразово i послiдовно, розрiзняють, крiм повного, частиннi ККД кожного ступеня перетворення. Повний ККД називають ще загальним, економiчним, технiчним тощо. Частиннi ККД бувають термiчнi, механiчнi та iн. Повний ККД пристрою дорiвнює добутковi всiх частин.
3. Шкiдливi викиди в атмосферу
в атмосферу великi кiлькостi оксиду карбону (СО2
). Згоряння палива в топках промислових пiдприємств i теплових електростанцiй майже нiколи не буває повним, тому вiдбувається забруднення повiтря золою, пластiвцями сажi. Енергетичнi установки викидають в атмосферу щорiчно 230-290 млн. м. куб. золи i близько 60 млн. м. куб. оксиду сiрки (SO2
). Окрiм того, при спалюваннi нафти, вугiлля, газу в повiтря щорiчно викидається: 400млн. т оксиду вуглецю; 250 млн. т сполук хлору, фтору, найтоншого пилу, аерозолiв; метали: свинець, ртуть, ванадiй, нiкель, радiоактивнi елементи, 70 млн. т сполук свинцю.
Продукти неповного згоряння, що потрапили в атмосферу, вступають у хiмiчнi реакцiї з водяними парами повiтря i у виглядi мiкроскопiчних крапельок розчинiв кислот переносяться на сотнi i тисячi кiлометрiв. На поверхню Землi випадають так званi кислотнi дощi. Звичайна дощова вода повинна мати рН - 5,6... 5,7. Але вже десятки рокiв з причин забруднення атмосфери над Пiвнiчною Америкою i Європою випадають дощi з вмiстом кислоти в десятки, сотнi i навiть у тисячi разiв бiльше. За вмiстом кислотнi дощi iнодi вiдповiдають оцту. У ходi еволюцiї живi органiзми пристосувалися до фiзичного й хiмiчного середовища i можуть iснувати тiльки в певному iнтервалi рН. Змiна рН викликає бiологiчну перебудову водних систем. Коли рН знижується до 6,5... 6,0 гинуть завитки i молюски. При рН - 6,0... 5,0 гинуть найбiльш чутливi планктоннi органiзми, деякi види риби. Кислотнi дощi завдають величезної шкоди не тiльки водоймищам, а й ґрунтам, лiсам. Вони негативно впливають на рослинний та тваринний свiт, прискорюють корозiю металiв, руйнують будiвлi з мармуру та вапняку, окислюють ґрунти та водойми. У Нiмеччинi кiлькiсть лiсiв, уражених кислотними дощами, досягла 40 вiдсоткiв, а мiсцями навiть 70 вiдсоткiв.
Речовини, якi забруднюють атмосферу, особливо вуглекислий газ, накопичуються в атмосферi, значно збiльшуючи тепло сонячного випромiнювання. Таке протиприродне пiдвищення температури може призвести до серйозних клiматичних змiн, таких як танення льодовикiв, значне пiдвищення рiвня води у Свiтовому океанi, пiдвищення його температури. Яскравим прикладом згубного впливу пiдвищення температури води у Свiтовому океанi на живi органiзми може бути такий науковий факт. По всiй Землi кораловi рифи стали раптом “вибiлюватись”, оскiльки потеплiння океанської води завдало незвичного стресу тендiтним органiзмам, що в нормальних умовах живуть в оболонцi корала i надають рифу його природне забарвлення. Оскiльки цi органiзми, прозванi “зукс”, покидають мембрану корала, сам корал стає прозорим i дозволяє просвiчуватись бiлому вапняковому скелету - звiдси його “вибiлений” вигляд. Ранiше “вибiлювання” фактично завжди було випадковим i тимчасовим явищем, але за останнi кiлька рокiв ученi були враженi раптовим i повсюдним поширенням випадкiв “вибiлювання” по всьому свiту, внаслiдок чого щораз бiльше коралових рифiв так i не вiдновлюються. Рiвень вуглекислого газу продовжує пiдвищуватись, а разом з цим пiдвищується i температура. Вченi прогнозують, що глобальне потеплiння пiднiме температуру в полярних регiонах значно вище, анiж деiнде. З потеплiнням полярного повiтря крига тут тоншатиме, а оскiльки полярна шапка матиме чи не вирiшальний вплив на погоду в глобальному масштабi, наслiдки її танення можуть бути згубними. Одна команда американських вчених доповiла про кардинальнi змiни в характерi розподiлу льоду в Арктицi, а iнша зробила поки що неостаточне твердження, що в цiлому пiвнiчна полярна шапка лише за останнє десятилiття потоншала на 2%.
Глобальне потеплiння - це також стратегiчна загроза. Концентрацiя вуглекислого газу та iнших теплопоглинаючих молекул, що значною мiрою потрапляють у оточуюче середовище через використання теплових двигунiв, з часу Другої свiтової вiйни зросла майже на 25% i створила всесвiтню загрозу здатностi Землi регулювати кiлькiсть сонячного тепла, що утримується в атмосферi. Таке збiльшення тепла серйозно загрожує рiвновазi глобального клiмату, що визначає режим вiтрiв, кiлькiсть опадiв, поверхневi температури, океанськi течiї та рiвень моря. А це, у свою чергу, визначає розподiл рослинного та тваринного свiтiв на землi та в морi та справляє суттєвий вплив на розмiщення i структуру людських суспiльств.
призводить до збiльшення кiлькостi водяної пари в атмосферi i поглинання нижньою її частиною iнфрачервоних променiв, яке у протилежному випадку випромiнювалося б назад у космос, пройшовши через стратосферу. Унаслiдок цього стратосфера охолоджується, тодi як нижня частина атмосфери нагрiвається. Холоднiша стратосфера з бiльшою кiлькiстю водяної пари означає бiльшу кiлькiсть кристаликiв льоду в озоновому шарi, особливо у полярних регiонах, де хлорфторвуглецi змiшуються з озоном у присутностi льоду i таким чином швидко зменшують концентрацiю озону. Що тонший озоновий шар то бiльше ультрафiолетовi променi бомбардують поверхню Землi й усi органiзми, що живуть на нiй. Ультрафiолетове випромiнювання вражає рослини, якi в нормальних умовах поглинають велику кiлькiсть СО2
завдяки фотосинтезу, i, схоже, серйозно руйнує їхню здатнiсть до цього. Коли рослини поглинають менше СО2 з'являються “фосфоресцентнi хмари”. Метан ще називають природним газом; вiн видiляється iз смiттєзвалищ, вугiльних копалень, внаслiдок неповного згоряння вугiлля та вiд iнших рiзноманiтних видiв людської дiяльностi. Навiть якщо фосфоресцентнi хмари спостерiгалися i ранiше, уся ця надлишкова кiлькiсть метану несе велику кiлькiсть водяної пари у верхнi шари атмосфери, де вона конденсується на значно бiльшiй висотi та утворює все бiльше хмар. При цьому ми знову ж таки збiльшуємо загрозу глобального потеплiння, оскiльки метан - один з парникових газiв, що накопичуються найшвидше, третiй пiсля вуглекислого газу та водяної пари у загальному об'ємi газiв, що змiнюють хiмiчний склад атмосфери.
Збiльшення кiлькостi хлору в атмосферi на 600 % за останнi сорок рокiв мало мiсце не лише у країнах виробниках хлорфторвуглецiв, але також у повiтрi над кожною країною, над Антарктикою, над Пiвнiчним полюсом i Тихим океаном. Зростання концентрацiї хлору пiдриває глобальний процес, яким Земля регулює кiлькiсть сонячного ультрафiолетового випромiнювання, що може пройти рiзь атмосферу до поверхнi. Якщо дозволити концентрацiї хлору i далi зростати, то дози випромiнювання також пiдвищуватимуться - до межi, коло всi рослини i тварини опиняться перед новою загрозою вимирання. Хоча й iншi хiмiчнi речовини зробили свiй внесок у кризу, що пов'язана iз виснаженням озону, все ж основна шкода завдана хлорфторвуглецями. Той факт, що хлорфторвуглецi вже встигли завдати масштабного удару глобальнiй атмосферi, хоча виробляються менше мiж 60 рокiв, має спонукати людство замислитися на тим, скiльки хiмiчних сполук з-помiж тих двадцяти тисяч, якi щороку винаходяться у свiтi, можуть, за умов їх масового виробництва. Спричинити iншi суттєвi змiни у довкiллi. Дуже мало з них перед застосуванням всебiчно випробують на предмет їх впливу на довкiлля.
Негативнi змiни в екологiї, пов'язанi з використанням теплових двигунiв уже давно привернули увагу учених всього свiту. Роботи ведуться у чотирьох напрямках:
1. Для бiльш повного згоряння палива в горючу сумiш двигунiв внутрiшнього згоряння додають водень.
2. Для кращого очищення вихлопних i паливних газiв застосовують спецiальнi фiльтри, присадки до палива, а також спецiальну обробку газiв перед їх викидом в атмосферу.
3. Пошуки нового, бiльш чистого виду палива. Широко використовується в якостi палива попередньо очищений природнiй газ, а також спирти.
4. Ведуться великi дослiдницькi роботи по створенню водневого та сонячного двигунiв.
Очевидно, що використання теплових двигунiв вiдкриває перед людством фантастичнi можливостi. Ми запускаємо в космос ракети, створюємо швидкiснi автомобiлi, наше небо розсiкають надшвидкi лiтаки, в свiтi працює величезна кiлькiсть ТЕЦ, що забезпечують нас електроенергiєю, а якi, здавалося б, перспективи вiдкриває нам майбутнє! Але, як кажуть екологи: “Не можна досягти лише чогось одного”. Це дiйсно так.
належить використанню теплових машин.
людськiй дiяльностi потерпає прекрасний свiт живої природи, забруднюються чистi водойми, псуються ґрунти, атмосфера стає “звалищем” шкiдливих речовин.
Над вирiшенням проблеми, пов'язаної з використанням ТД, працюють вченi всього свiту. Робота ведеться в чотирьох основних напрямках: дослiдницькi роботи по створенню нових видiв двигунiв, пошуки нового бiльш чистого виду пального, розробка фiльтрiв i конвертерiв для зменшення шкiдливих речовин у вихлопi ДВЗ, додавання певних хiмiчних речовин у паливо для ТД для бiльш повного згоряння.
1. Шарко В. Д. Екологiчне виховання учнiв пiдчас вивчення фiзики.
3. Гор Альбер. Земля у рiвновазi. Екологiя i людський дух / Інтелсфера, К., 2001.
|
