1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Экологические проблемы при работе теплового двигателя

Задания для оценки знаний по теме «Экологические проблемы использования тепловых машин» с ответами

Автор: Гановичева Мария Анатольевна,учитель физики, КГУ «Средняя школа №13», г. Усть-Каменогорск.
Описание: задания открытого типа предпочтительны при изучении тем, связанных с интеграцией предметов, они поощряют учащихся к анализу изучаемого материала, способствуют развитию личности школьника и предполагает развитие навыков высокого порядка.

Назначение материала: обмен опытом с коллегами.
Задания для формативного оценивания не следует использовать все в течении одного урока.
Задания №1,2,4 можно использовать при проведении суммативных работ за четверть или раздел «Основы динамики», задание №3 можно предложить как домашнее задание или выполнять только его в течении урока.

Цели обучения:
8.3.2.20 описывать принцип работы двигателя внутреннего сгорания и паровой турбины,
8.3.2.23 оценивать влияние тепловых машин на экологическое состояние окружающей среды.

Критерии оценивания:
соотносит название тепловой машины с описанием ее работы;
читает диаграмму, сравнивает КПД различных тепловых машин;
оценивает потери энергии и полезную работу в тепловых двигателях;
определяет причинно-следственные связи работы тепловых машин с экологическими проблемами;
предлагает пути решения экологических проблем.
Уровень мыслительных навыков: знание и понимание, анализ, оценка.

Задание 1.Соотнесите описание работы теплового двигателя с его названием
Время на выполнение: 3 мин

A) Двигатель, в котором пар или нагретый до высокой температуры газ вращает вал при помощи колеса с лопастями
B) Двигатель, в котором энергия сгоревшего топлива вращает вал при помощи поршня, шатуна и коленчатого вала
C) Двигатель, в котором нагретое рабочее тело отбрасывается с большой скоростью, за счет чего образуется сила, толкающая двигатель в противоположном направлении

1. двигатель внутреннего сгорания
2. ионный двигатель
3. солнечный коллектор
4. паровая турбина
5. реактивный двигатель
6. электродвигатель
[3]

Задание 2.Рассмотрите на диаграмме информацию о КПД паровой турбины, двигателя внутреннего сгорания, реактивного двигателя; ответь на вопросы.
Время на выполнение: 7 мин

A) Запиши численные значения КПД паровой турбины __________, [1]
двигателя внутреннего сгорания_________, [1]
реактивного двигателя__________. [1]
B) Какой двигатель более эффективный?_____________________________________________________________[1]
C) Почему?_____________________________________________________________[1]
D) К каким двум проблемам приводит использование тепловых двигателей?
____________________________________________________________________________[1]

Задание 3 Дифференцируй экологические проблемы по видам, предложи варианты их решения и представь свой ответ в виде кластера «Экологические проблемы использования тепловых машин и пути их решения» .
Время на выполнение: 15 мин
[4]

Задание 4 Определи причинно-следственные связи экологических проблем, которые вызваны использованием тепловых машин и запиши в виде коротких фраз на «схему-дерево».
Время на выполнение: 8 мин

Дескрипторы к заданиям.
1 задание (3 балла)
соотносит название паровой турбины с описанием ее работы,
соотносит название ДВС с описанием его работы,
соотносит название реактивного двигателя с описанием его работы.
Верные ответы: А-4, В-1, С-5.

2 задание (7 баллов)
Записывает численное значение КПД паровой турбины
Записывает численное значение КПД двигателя внутреннего сгорания
Записывает численное значение КПД реактивного двигателя
Определяет по диаграмме тепловую машину с максимальным КПД
Сравнивает потери энергии и полезную работу в тепловых двигателях
Описывает экологические проблемы и проблемы ресурсов, создаваемые тепловыми двигателями (2 балла)

3 задание (4 балла)
описывает экологические проблемы, создаваемые тепловыми двигателями (2 балла)
предлагает пути решения экологических проблем (2 балла)
При оценивании следует учесть, что используемое построение предложений может отличаться, важно смысловое соответствие.

Варианты ответа
экологические проблемы: природные аномалии, глобальное потепление, токсичные выбросы в атмосферу, повышенная заболеваемость жителей города.
пути решения экологических проблем: использование водорода в качестве топлива, использование электромобилей, использование альтернативных источников энергии.

4 задание (4 балла)
называет причину экологических проблем, помещая ее на корни схемы-дерева (1Б)
называет последствия применения тепловых двигателей, помещая их на листву схемы-дерева(3Б)
При оценивании ответов следует учесть , что ученик может использовать другие словосочетания, важно смысловое соответствие.
Варианты ответа
причина: сгорание топлива в тепловых двигателях
следствия: разрушение озонового слоя, увеличение углекислого газа в атмосфере, парниковый эффект, изменение климата.

Проект «Неблагоприятные экологические последствия использования тепловых двигателей» ученика 10в класса МБОУ «Гимназия № 11» г.о. Балашиха Смолянова Леонида. Руководитель проекта, учитель физики, Титова Елена Вячеславовна

Проект «Неблагоприятные экологические последствия использования тепловых двигателей»

Просмотр содержимого документа
«Проект «Неблагоприятные экологические последствия использования тепловых двигателей» ученика 10в класса МБОУ «Гимназия № 11» г.о. Балашиха Смолянова Леонида. Руководитель проекта, учитель физики, Титова Елена Вячеславовна»

Исследовательский проект «Неблагоприятные экологические последствия использования тепловых двигателей»

Работу выполнил: Ученик 10«В» класса Смолянов Леонид

Руководитель: Титова Е.В., учитель физики

Актуальность

Однажды встретил в интернете интересные цифры:

  • Количество городов, в которых превышены допустимые показатели загрязнения, установленные Всемирной организацией здравоохранения, превышают 50%
  • 36 млн. россиян живут в городах, где загрязнение воздуха в 10 раз превышает санитарные нормы.
  • 48 кг различных канцерогенных веществ в год вдыхает житель мегаполиса.
Читать еще:  Двигатель xinchai a490bpg характеристики

Эти цифры заставили задуматься и натолкнули меня на мысль более глубоко исследовать проблему загрязнения атмосферы.

Цель проекта

Расширение знаний в области применения тепловых двигателей и их влияния на жизнь и здоровье человека.

Задачи проекта.

  • Собрать и исследовать информацию о работе тепловых двигателей и их применении в настоящее время.
  • Изучить неблагоприятные факторы использования тепловых двигателей.
  • Рассмотреть способы борьбы с загрязнением окружающей среды.
  • Представить результаты исследования в виде презентации.
  • Сделать вывод о значении тепловых двигателей в жизни человека и их влиянии на его здоровье.

В своей жизни мы постоянно встречаемся с разнообразными двигателями. Они приводят в движение автомобили и самолеты, трактора, корабли и железные локомотивы. Электрический ток вырабатывается преимущественно с помощью тепловых машин. Именно появление и развитие тепловых машин создало возможность для быстрого развития промышленности в XVIII – XX вв.

Принцип работы теплового двигателя

Отрицательное влияние тепловых машин :

  • Использование кислорода из атмосферного воздуха;
  • Выделением в атмосферу при сжигании углекислого газа;
  • При сжигании угля и нефти атмосфера загрязняется азотными и серными соединениями;
  • Более половины всех загрязнений атмосферы создает транспорт ежегодно выбрасывая в атмосферу 2-3 млн. тонн свинца!

Влияние на человека и окружающую среду:

  • Угарный газ, наличие смертельных исходов;
  • Загрязнение воды, рек, озер при мытье и со стоком;
  • Низкий КПД из-за потерь тепла, усиливает парниковый эффект;
  • Продуты жизнедеятельности двигателей делают почву нежизнеспособной;
  • Выхлопы вызывают раковые заболевания и способствуют токсикомании, ведущей к деградации;
  • Истощение природных ресурсов ,их сжигание вместо тонкой переработки.

Пути решения экологических последствий

К сожалению, человечество не готово полностью 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. Тепловозы практически полностью заменены электровозами; 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.

  • Собрал и исследовал информацию о работе тепловых двигателей и их применении в настоящее время; Изучил неблагоприятные факторы использования тепловых двигателей; Рассмотрел способы борьбы с загрязнением окружающей среды; Представил результаты исследования в виде презентации; Сделал вывод о значении тепловых двигателей в жизни человека и их влиянии на его здоровье.
  • Собрал и исследовал информацию о работе тепловых двигателей и их применении в настоящее время;
  • Изучил неблагоприятные факторы использования тепловых двигателей;
  • Рассмотрел способы борьбы с загрязнением окружающей среды;
  • Представил результаты исследования в виде презентации;
  • Сделал вывод о значении тепловых двигателей в жизни человека и их влиянии на его здоровье.

В ходе данной работы я выяснил, что тепловые двигатели отрицательно влияют на окружающий нас мир, и исследовал пути улучшения экологической обстановки на земле.

Презентация на тему «Экологические проблемы использования тепловых двигателей»

  • Скачать презентацию (11.63 Мб) 137 загрузок 5.0 оценка

Код для вставки

  • 1
  • 2
  • 3
  • 4
  • 5

Комментарии

Нет комментариев для данной презентации

Помогите другим пользователям — будьте первым, кто поделится своим мнением об этой презентации.

Аннотация к презентации

Презентация на тему «Экологические проблемы использования тепловых двигателей» расскажет о тепловых двигателях и их влиянии на окружающую среду. Относится к разделу физики «Термодинамика».

Содержание

Тепловой двигатель — тепловая машина, превращающая тепло в механическую энергию, использует зависимость теплового расширения вещества от температуры. Обычно работа совершается за счет изменения объёма вещества, но иногда используется изменение формы рабочего тела (в твёрдотельных двигателях). Действие теплового двигателя подчиняется законам термодинамики. Например: двигатели внутреннего сгорания

Виды тепловых двигателей Паровая машина Двигатель внутреннего сгорания Газовая турбина Реактивный двигатель

Тепловые двигатели — паровые турбины — устанавливают также на всех АЭС для получения пара высокой температуры. На всех основных видах современного транспорта преимущественно используются тепловые двигатели: на автомобильном — поршневые двигатели внутреннего сгорания; на водном — ДВС и паровые турбины; на ж/д. тепловозы с дизельными установками; в авиации — поршневые, турбореактивные и реактивные двигатели. Без тепловых двигателей современная цивилизация немыслима. Мы не имели бы в изобилии дешевую электроэнергию и были бы лишены всех двигателей скоростного транспорта. Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду связано с действием различных факторов.

Читать еще:  Что такое fe в обозначении двигателей

Виды источников энергии тепловых двигателей Для их работы в основном используют ресурсы второго вида. Это влечет за собой истощение полезных ископаемых, которые уже не будут восстановлены. А также загрязнение воздуха отработанными газами, неочищенными и отравляющими веществами.

В настоящее время за счет сжигания угля, нефти, и газа в атмосферу Земли ежегодно поступает дополнительно около 20 млрд. тонн углекислого газа. Это приводит к повышению концентрации углекислого газа в атмосфере Земли. Молекулы оксида углерода способны поглощать инфракрасное излучение. Поэтому увеличение концентрации углекислого газа в атмосфере изменяет прозрачность. Дальнейшее существенное увеличение может привести к повышению ее температуры («парниковый эффект»). Автомобильные двигатели играют решающую роль в загрязнении атмосферы в городах, проблема их усовершенствования представляет одну из наиболее актуальных научно — технических задач. Как влияют тепловые двигатели на окружающую среду?

Тепловые электростанции работают на относительно дешевом органическом топливе — угле и мазуте, это невосполнимые природные ресурсы. Примеси, содержащиеся в выбросах тепловых электростанций, попадая в биосферу в районе расположения станции, вступив во взаимодействие с окружающей средой, претерпевают различные изменения. Вымываемые атмосферными осадками, они попадают в почву и водоёмы. Помимо основных компонентов, образующихся при сжигании органического топлива, в выбросах ТЭС содержатся пылевые частицы, имеющие различный состав, оксиды азота и серы, оксиды металлов. Попадая в атмосферу, они наносят большой вред не только основным компонентам биосферы, но и предприятиям, другим городским объектам, транспорту и местному населению.

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. 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.

Подведём итоги Главная опасность теплоэнергетики для атмосферы заключается в том, что сжигание углеродсодержащих топлив приводит к появлению двуокиси углерода CO2 , которая выбрасывается в атмосферу и способствует созданию парникового эффекта. Наличие в сжигаемом угле добавок серы приводит к появлению окислов серы, они поступают в атмосферу и после реакции с парами воды в облаках создают серную кислоту, которая с осадками падает на землю. Так возникают кислотные осадки с серной кислотой. Другим источником кислотных осадков являются окислы азота, которые возникают в топках ТЭС при высоких температурах. Далее эти окислы поступают в атмосферу, вступают в реакцию с парами воды в облаках и создают азотную кислоту, которая вместе с осадками попадает на землю. Так возникают кислотные осадки с азотной кислотой. В каменном угле и летучей золе содержатся значительные количества радиоактивных примесей. Годовой выброс в атмосферу в районе расположения ТЭС мощностью 1 ГВт приводит к накоплению на почве радиоактивности, в 10-20 раз превышающей радиоактивность годовых выбросов АЭС такой же мощности.

Экологические проблемы использования тепловых двигателей

Экологические проблемы сегодня в большей степени связаны с использованием тепловых машин. Чтобы они работали, требуется энергия, получаемая путем сгорания топлива. Опасность для экологии представляют именно продукты горения, которые в крупных городах выбрасываются тоннами в атмосферу. В результате возникает фотохимический смог, ухудшающий видимость и приводящий к тяжелым заболеваниям легких.

Что такое тепловая машина?

Экологические проблемы, провоцируемые тепловыми машинами, появляются за счет физических особенностей данных механизмов. Им для выполнения работы необходима тепловая энергия. Термин «тепловая машина» – объемен, включает разнообразные устройства, окружающие нас ежедневно. Котел парового отопления, самолет, тепловоз – все они относятся к тепловым машинам.

Даже холодильник можно отнести к разряду тепловых машин. Он перемещает тепло из холодильной камеры на радиатор, расположенный на задней стенке. При роботе отмечается минимальный нагрев воздуха вокруг холодильника. Но изменения показателей температуры незначительны, а также отсутствует выброс загрязняющих веществ в атмосферу.

Где можно встретить тепловые двигатели?

Теплодвигатели встречаются повсеместно. Их распространенность настолько велика, что подчас мы их просто не замечаем. Приведем несколько примеров:

  • двигатели внутреннего сгорания в автомобилях;
  • паровые турбины водного транспорта;
  • турбореактивные двигатели самолетов.

Массовое распространение теплодвигателей стало причиной быстрого развития тепловой промышленности, а соответственно привело к усиленному негативному воздействию на окружающую среду.

Как работает тепловая машина?

В основе работе тепловой машины – преобразование тепла в энергию движения. При горении образуется дым, состоящий из частиц топлива. При этом полного сгорания не возникает, что способствует попаданию токсических элементов в атмосферу.

На примере паровоза предлагаем рассмотреть особенности работы тепловой машины. Сегодня локомотивы редко встречаются, их заменили поездами или электровозами.

Читать еще:  Nissan двигатель fd42 характеристика

Топливом для паровоза служит уголь. Он, сгорая, нагревает воду с образованием пара, который за счет давления воздействует на систему поршней, заставляя их двигаться. Поршни соединены с колесами, что приводит их в движение. Поэтому без основного компонента – угля, паровоз не смог бы сдвинуться с места.

Дополнительно горение сопровождается дымом, который выбрасывается через трубу в атмосферу. Стоит вспомнить ретро-кадры старинных тепловозов, приближающиеся к станции в облаке дыма. Урбанизация – польза для человечества и вред для экологии.

Максимальный КПД тепловой машины

Для тепловой машины определяющим фактором эффективности работы считается коэффициент полезного действия (КПД). В основе расчета КПД – формула Карно, основанная на температуре нагревателя и холодильника. Формула позволяет определить идеальный и реальный теплодвигатель.

Рассмотрим в разрезе реальных тепловых машин. Для них существует предел КПД, который определяется следующим:

  • температура охлаждения не может упасть ниже температуры окружающего воздуха;
  • нагревание ограничено физическими свойствами материала – теплостойкость (жаропрочность).

Поэтому инженеры сегодня занимаются поиском способов безопасного нагрева в сочетании с уменьшением трения элементов двигателя, сокращением потери топлива при неполном сгорании.

Как происходит загрязнение?

Загрязнение окружающей среды под влиянием тепловых двигателей происходит в двух направлениях:

  1. Непосредственный выброс токсических соединений.
  2. Тепловое загрязнение совместно с уменьшением кислорода.

При сжигании топлива в окружающую атмосферу выбрасываются соединения серы и азота. Взаимодействуя с элементами воздуха, формируются кислотные осадки. Они повреждают растения, вызывая некротические изменения листьев. Дополнительно токсические дожди снижают качества почвы и подземных вод, что приводит уменьшению сельскохозяйственных угодий.

Параллельно отмечается сгорание кислорода за счет высокой температуры в выбрасываемом дыме. Уровень углекислого газа, соответственно, растет. Подобный дисбаланс кислорода и углекислого газа провоцирует «парниковый эффект». Климатические изменения, связанные с повышением температуры на планете, отличаются глобальностью и повышенной значимостью для человека, флоры и фауны.

Неполное сгорание топлива

Тепловые двигатели характеризуются неполным сгоранием топлива. В результате в атмосферу попадают горючие газы:

  • H2 – свободный водород;
  • CH4 – метан;
  • CO – окись углерода.

При образовании окиси углерода (за счет выпадения аморфного углерода, не сгораемого при температуре менее 700 градусов) появляется сажа. Она включает смолистые соединения, что провоцирует образование смога над потоком машин.

С увеличением количества автотранспорта на дорогах концентрация продуктов неполного сгорания в атмосферном воздухе неукоснительно растет.

Автомобильная промышленность сегодня развивается в направлении экологически чистых машин, работающих не на бензине. Массово перевести населения на безопасные варианты двигателей – оптимальное, но трудновыполнимое решение.

Негативное влияние на экологию

Вред тепловых двигателей на окружающую среду бесспорный. Безусловно, единичный тепловоз, передвигающийся между населенными пунктами, не представлял опасность. Но человечество развивается, что требует увеличения парка паровозов. Они загрязняли атмосферу с образованием дымных смогов. При этом дополнительный негативный эффект определялся составов дыма. Она содержала мелкодисперсную угольную пыль, которая оседала в легких человек.

Химический коктейль современного транспорта гораздо сложнее. За счет сгорания дизельного топлива, бензина, керосина, мазута появляются соединения, действующие на экологию и человека губительно. При этом если воздействие отдельных компонентов изучено, то комплексное влияние сильнее, сложнее устраняется. Загрязненный воздух поражает легкие, вызывая аллергические и обструктивные изменения. Канцерогенный эффект проявляется ростом онкологических заболеваний.

Экологические проблемы использования тепловых машин – кислотные дожди, разрушение озонового слоя, парниковый эффект. И это далеко не весь перечень.

Методы борьбы с влиянием тепловых машин

Методы решения проблемы опасного воздействия тепловых машин включают:

  1. Модификация существующих теплодвигателей до состояния с максимально возможным сгоранием топлива и минимальными выбросами в окружающую атмосферу.
  2. Обновление и улучшение систем фильтрации, направленное на вторичное использование выхлопных газов. Этот принцип лежит в основе создания тепловых машин с замкнутым циклом.
  3. Использование альтернативных форм энергии, не связанных с непосредственным горением любого вида топлива.

Человечеству стоит понять, что ресурсы и возможности планеты ограничены. Бесконечно засорять Землю не получится. В конечном итоге мы можем подойти к такой точке невозврата, когда наши действия не принесут эффекта. Задача сегодня – сохранить природу для себя и будущих поколений.

Тепловое загрязнение окружающей среды: источники и последствия

Влияние загрязнения атмосферы на здоровье человека и окружающую среду

Выбросы загрязняющих веществ в атмосферу: источники и нормирование

Загрязнение атмосферы выхлопными газами: влияние на человека и окружающую среду

Экологические последствия загрязнения атмосферы

Причины появления фотохимического тумана и смога

Антропогенное загрязнение атмосферы: виды, основные источники, последствия

Как разобрать и сдать холодильник на металлолом?

Основные химические загрязнители атмосферы

Нетрадиционные и возобновляемые источники энергии

Естественное и антропогенное загрязнение атмосферы

Системы утилизации тепла дымовых и отходящих газов

Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector