Avtoargon.ru

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

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

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.

Доклад Экологические проблемы использования тепловых машин

Превращать энергию тепла в механическую энергию приспособились еще двести лет назад. Чтобы создавать механическую энергию, всегда есть потребность в большом количестве топлива. К тому топливо сгорает в камере сгорания и образуется множество выхлопных газов, которые поступают в атмосферу. От сюда можно сделать небольшой вывод, что использования тепловых машин наносит сильный урон по окружающей среде.

Тепловые машины это часто приспособления, которые основаны на ДВС, то есть это двигатель внутреннего сгорания. Во время сгорания выделяются газы, вращают поршни, которые в свою очередь приводят в движения весь механизм. Также существует множество тепловых машин, которые созданы для узкого круга использования. Также есть десятки различных двигателей, начиная от парового и заканчивая турбореактивным двигателем.

Также стоит отметить, что тепловые машины способны питаться и от температуры воздуха. Вот например обычный холодильник, который основывает свою работу на температуре воздуха снаружи. Главной его задачей является вывод теплого воздуха из самого холодильника. Этот процесс основан на нескольких метрах трубы, которая служит радиатором. Но к сожалению не все тепловые машины, так безобидны как холодильник. Большинство тепловых машин производят выбросы газов в атмосферу.

Основной ущерб природе наносят не вредные газы, а не догоревшее топливо, которое полностью сгорает очень редко. Если бы тепловых машин было бы несколько штук на всю планету, то это было бы безвредно, так как природа бы успевала фильтровать воздух. Но сейчас в больших городах десятки тысяч автомобилей, которые ежедневно выделяет десятки кубических метров выхлопных газов. Также очень сильно зависит вид топливо. Вот например, угольный дым не приносит сильного вреда, как бензин. Почти все городские машины работают на химических соединениях, то есть это бензин, солярка, керосин. Выхлопные газы этих элементов, способны синтезироваться друг с другом, создавая при этом еще более вредоносные вещества. Именно с таких веществ начинают формироваться кислотные облака, которые впоследствии проливаются на земля в виде кислотного дождя. На чаще всего, такие образования не достигают больших размеров, а кислотные облака рассеиваются. Очень часто эти образования препятствуют солнечным лучам. Тем самым образуется парниковый эффект и есть большая вероятность наступления глобального потепления.

Читать еще:  Что определяет число полюсов двигателя

Экологические проблемы использования тепловых машин

Популярные темы сообщений

  • Охрана растений

Влияние жизнедеятельности человека на окружающий нас мир очень велико. И это не всегда имеет положительные результаты. Под натиском цивилизации оказались и растения, которых каждый год становится все меньше.

Основным местом для проживания феодалов в Европе считался замок, который представлял прочное каменное строение. Известно, что строительство таких сооружений началось в X веке. Так как такое строение воздвигалось очень долгое время,

Рыжики являются практически самыми популярными грибами во всем мире, да и растут они практически везде. Кроме этого они стоят в первых рядах вместе с груздями, белыми грибами и многими другими грибами. Также у него имеются свои

Тепловые двигатели и их влияние на экологию

История создания и принцип действия

Тепловой двигатель – устройство, превращающее тепловую энергию в механическую. Древнегреческий учёный Герон Александрийский ещё в первом веке до н. э. описал в трактате «Пневматика» паровую турбину, которую назвал шаром Эола. Во втором веке появились первые примитивные устройства в Риме. Реактивный двигатель известен человечеству с далёких времён. Он применялся для образования реактивных снарядов и фейерверков в Китае и других азиатских государствах в XIII веке. Современные тепловые двигатели начали появляться в конце XVIII века. И. Ползунов — изобретатель из Алтая в 1764 году предложил проект первого аппарата в мире, который использовал горячий пар для превращения теплоты в механическую энергию. Испытания установки были успешно завершены в конце 1765 года. Машина была работоспособной, но широкого применения не получила. Патентное право на паровой агрегат не был оформлен. Сегодня изобретателем первой паровой установки считается Джеймс Уатт – изобретатель из Англии.

Для работы двигателя нужна разность давлений по обе стороны поршня двигателя. Она создаётся при нагревании рабочего тела (сгорание топлива). После повышения температуры на сотни градусов, газ, обладая достаточной внутренней энергией, расширяется и совершает работу. Пока не охладится до температуры окружающей среды.

Виды тепловых двигателей:

  1. Двигатель Стирлинга — тепловой агрегат, принцип действия которого заключается в круговороте газообразного или жидкого рабочего тела в замкнутом пространстве. Само вещество периодически охлаждается и нагревается. Работа совершается при изменении объёма рабочего тела.

  • Двигатель внутреннего сгорания, во время его работы часть сгорающего топлива преобразуется в работу. ДВС классифицируют в зависимости от:
    • потреблённого топлива (бензин, бутан, солярка, пропан, солярка, метан);
    • приготовления смеси (инжектор, карбюратор, дизель);
    • цикла работы (2–4 тактные моторы);
    • превращение энергии (поршень, турбина или комбинация).

    Э. Ленуар в 1860 году создал первый ДВС. Четырёхтактный двигатель применяют в автомобилях.

      Роторные моторы внутреннего сгорания. Как поршень, здесь работает ротор в специальном пространстве. В нём существуют отверстия впуска и выпуска и свеча зажигания. Для роторного мотора даже подойдёт дешёвое горючее.

      Реактивные, ракетные тепловые двигатели. Работают установки из-за силы тяги, созданной от отдачи выхлопных газов. Могут функционировать в пространстве без воздуха.

      Турбовинтовые двигатели — тип газотурбинного двигателя, в котором основная часть энергии горячих газов используется для привода воздушного винта через понижающий частоту вращения редуктор, и лишь небольшая часть энергии составляет выхлоп реактивной тяги.

      Принципиальное устройство теплового двигателя

      В природе мы часто можем наблюдать процессы перехода механической энергии в тепловую энергию, например, трение тел друг о друга в процессе их относительного движения вызывает их нагрев.
      Используя тепловой двигатель можно провести обратный процесс: преобразовать теплоту в механическую работу. В тепловом двигателе нагреваемый пар расширяясь, давит на поршень и производит работу.

      Любой тепловой двигатель имеет три части:

      • нагреватель;
      • холодильник;
      • рабочее тело, это пар или газ, находящийся в емкости с поршнем, который может расширяться и сжиматься.

      При конструировании теплового двигателя задача заключается в том, чтобы создать такие условия, при которых газ будет попеременно соприкасаться с нагревателем и холодильником.

      • Контактируя с нагревателем, рабочее тело нагревается, расширяется и совершает работу.
      • Соприкасаясь с холодильником газ сжимается, поршень уходит в первоначальное положения, работа совершается над рабочим телом.
      • Цикл может начинаться сначала.

      Готовые работы на аналогичную тему

      • Курсовая работа Тепловые двигатели и охрана окружающей среды 430 руб.
      • Реферат Тепловые двигатели и охрана окружающей среды 250 руб.
      • Контрольная работа Тепловые двигатели и охрана окружающей среды 200 руб.

      Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту Узнать стоимость
      В описанном цикле механическая работа получается в результате теплоотдачи нагревателя.

      Нагреватель получает теплоту за счет сжигания топлива разного вида:

      • каменного угля;
      • бензина;
      • природного газа.

      Сжигание топлива можно производить вне цилиндра, в котором происходит расширение рабочего тела (газа), такой двигатель называют двигателем внешнего сгорания. Примером двигателей внешнего сгорания могут быть:

      • паровая машина;
      • турбина.

      Двигатели, у которых сжигание топлива происходит внутри камеры сгорания, называют двигателями внутреннего сгорания. Примерами двигателей внутреннего сгорания могут быть:

      • бензиновый двигатель;
      • дизель;
      • реактивный двигатель.

      Тепловой двигатель не может работать без потерь, то есть он не может переводить в механическую работу все тепло, которое подводится ему извне.

      Эффективность работы теплового двигателя определяют при помощи коэффициента полезного действия:

      где $A$ — работа в одном цикле; $Q_1$ — количество теплоты, получаемое рабочим телом от нагревателя; $Q_2$ — количество теплоты, отданное системой холодильнику.

      Требуется вычитка, рецензия учебной работы? Задай вопрос преподавателю и получи ответ через 15 минут! Задать вопрос

      Выражение (1) показывает, что тепловой двигатель будет тем эффективнее, чем меньше количество теплоты уходит из системы (не используется).

      Теплопередача должна проходить в системе так, чтобы:

      • вся теплота, полученная от нагревателя, по возможности шла на выполнение работы;
      • рабочее тело могло выполнять работу, то есть газ, увеличивая свой объем мог двигать поршень.

      В чём экологические проблемы использования тепловых машин

      Проблема №1 заключается в нагревании окружающей среды, атмосферы. Вследствие чего наблюдается глобальное потепление и таяние ледников. Влияние на экологию:

      • загрязнение атмосферы азотными и серными веществами;
      • из воздуха используется кислород;
      • выделяется углекислый газ;
      • >50% загрязнений воздуха происходит из-за автомобилей (2–3 млн тонн свинца выбрасывается каждый год);
      • топливо полностью не сгорает, при этом в атмосферу выделяются около 200 млн тонн сажи, золы, 70 тонн оксида серы.

      Как происходит загрязнение

      При работе теплового двигателя сжигаются нефть и уголь с выбросом серных и азотных соединений. Постоянное выделение теплоты в атмосферу приводит к увеличению средней температуры на Земле. С использованием тепловых машин вырос объём углекислого газа в воздухе — это может создать «парниковый эффект». Ежегодное повышение температуры на планете в дальнейшем приведёт к полной перемене климата (как считают учёные).

      Тепловые двигатели и экология

      Дополнительный материал к уроку
      Тепловые двигатели и экология.

      Непрерывное развитие энергетики, автомобильного и других видов транспорта, возрастание потребления угля, нефти и газа в промышленности и на бытовые нужды увеличивает возможности удовлетворения жизненных потребностей человека. Однако в настоящее время количество ежегодно сжигаемого в различных тепловых машинах химического топлива настолько велико, что все более сложной проблемой становится охрана природы от вредного влияния продуктов сгорания. Отрицательное влияние тепловых машин на окружающую среду“связано с действием различных факторов.

      Во-первых, при сжигании топлива используется кислород из атмосферы, вследствие чего содержание кислорода в воздухе постепенно уменьшается.

      Во-вторых, сжигание топлива сопровождается выделением в атмосферу углекислого газа. В атмосфере Земли в настоящее время содержится около 2600 млрд. тонн углекислого газа (около 0,033%). До периода бурного развития энергетики и транспорта количество углекислого газа, поглощаемого из атмосферы при фотосинтезе растениями и растворяемого в океане, было равно количеству углекислого газа, выделяемого при дыхании и гниении. В последние десятилетия этот баланс все в большей степени стал нарушаться. 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 концентрации углекислого газа в атмосфере может привести к повышению ее температуры («парниковый эффект»). Производство электрической и механической энергии не может быть осуществимо без отвода в окружающую среду количества теплоты, что приводит к повышению температуры на Земле и создать угрозу таяния ледников и катастрофического повышения уровня Мирового океана.

      В-третьих, 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. Более половины всех загрязнений атмосферы создает транспорт. Кроме оксида углерода и соединений азота, автомобильные двигатели ежегодно выбрасывают в атмосферу 2-3 млн. тонн свинца.

      Автомобильные двигатели играют решающую роль в загрязнении атмосферы в городах, проблема их усовершенствования представляет одну из наиболее актуальных научно — технических задач. Один из путей уменьшения загрязнения окружающей среды — использование в автомобилях вместо карбюраторных бензиновых двигателей дизелей, в топливо которых не добавляют соединения свинца. Перспективными являются разработки и испытания автомобилей, в которых вместо бензиновых двигателей применяют электродвигатели, питающиеся от аккумуляторов, или двигатели, использующие в качестве топлива водород. В последнем типе двигателя при сгорании водорода образуется вода, но и здесь возникает масса технических проблем. Вопросы окружающей среды становятся все более определяющими для дальнейшего развития теплоэнергетики. Организация охраны окружающей среды требует усилий в масштабе всего земного шара.

      Все более широкое применение в современном транспорте получают газотурбинные двигатели. Газотурбинная установка состоит из воздушного компрессора 1, камер сгорания 2 и газовой турбины 3 (рис. 119). Компрессор состоит из ротора, укрепленного на одной оси с турбиной, и неподвижного направляющего аппарата.

      При работе турбины ротор компрессора вращается. Лопатки ротора имеют такую форму, что при их вращении давление перед компрессором понижается, а за ним повышается. Воздух засасывается в компрессор, несколько ступеней лопаток компрессора обеспечивают повышение давления воздуха в 5-7 раз.

      Процесс сжатия протекает адиабатно, поэтому температура воздуха повышается до температуры 200 °С и более.

      Сжатый воздух поступает в камеру сгорания. Одновременно через форсунку в нее впрыскивается под большим давлением жидкое топливо — керосин, мазут.

      При горении топлива воздух, служащий рабочим телом, получает некоторое количество тепла и нагревается до температуры °С. Нагревание воздуха происходит при постоянном давлении, поэтому воздух расширяется, и скорость его движения увеличивается.

      Движущийся с большой скоростью воздух и продукты горения направляются в турбину. Переходя от ступени к ступени, они отдают свою кинетическую энергию лопаткам турбины. Часть полученной турбиной энергии расходуется на вращение компрессора, а остальная используется для вращения винта самолета, винта морского корабля или колес автомобиля.

      Вместо вращения винта самолета, теплохода или ротора электрогенератора газовая турбина может быть использована как реактивный двигатель. Воздух и продукты горения выбрасываются из газовой турбины с большой скоростью. Реактивная сила тяги, возникшая при этом, может быть использована для движения самолета, теплохода или железнодорожного транспорта.

      Основное отличие реактивного двигателя заключается в том, что газовая турбина используется лишь для приведения в действие воздушного компрессора и отнимает небольшую часть струи, выходящей из камеры сгорания. В результате газовая струя имеет на выходе из турбины высокую скорость и создаёт реактивную силу тяги.

      Негативное влияние на экологию

      Вред, связанный с применением тепловых двигателей давно доказан. Они издавна загрязняли окружающий воздух. Дополнительный отрицательный эффект был связан с составом дыма. Мелкодисперсная угольная пыль попадала в лёгкие человека. Химический состав выбросов современного транспорта ещё хуже. Поэтому наблюдаются болезни лёгких: аллергические, обструктивные изменения; онкологические заболевания.

      Экологические проблемы использования тепловых двигателей:

      1. кислотные дожди;
      2. разрушение озонового слоя;
      3. парниковый эффект.

      Где можно встретить тепловые двигатели

      На сегодняшний день экологическая проблема использования тепловых машин очень актуальна, ведь использование теплодвигетелей ведется в глобальном масштабе. Оглянитесь вокруг, по всему миру миллионы автомобилей перевозят пассажиров, а также различные грузы. Также не стоит забывать и про авиа- и ракетостроение, а также про загрязнение водных ресурсов судами. Все эти средства оказывают крайне отрицательное влияние на экологию. Под угрозой находится не только атмосфера, но литосфера и гидросфера.

      Проблемы, возникшие при внедрении тепловых двигателей

      При внедрении тепловых двигателей возникло также и много проблем, среди них надо выделить социальные проблемы и проблемы экологического плана.

      Тепловые двигатели изменили мир. Они увеличили производительность труда рабочих во много раз и там, где раньше работу выполнял десяток рабочих остался только один. Поэтому внедрение тепловых двигателей привело в массовой безработице, народным волнениям, например можно вспомнить движение луддистов в Англии.

      Но развитие промышленности не остановить и использование тепловых двигателей все возрастало, это привело к возникновению экологических проблем и в первую очередь загазованности воздуха и накопления отходов деятельности тепловых двигателей. Для решения этих проблем используют различные пути, например, переводят тепловые двигатели на использование более экологически чистых топлив, например, биотоплива с высоким содержанием этанола, как топливо используют природный газ. Моральные проблемы при использовании тепловых двигателей тесно связаны с экологическими проблемами. В последнее время остро стал вопрос исчерпания запасов нефти в мире. И многих заботит проблема моральности использования залежей нефти, ведь мы, забираем эти ресурсы у последующих поколений жителей планеты. Многие видные политики и ученые выступают за ограничение использования исчерпаемых запасов полезных ископаемых.

      У автомобиля как транспортного средства есть как свои плюсы так и минусы. К плюсам можно отнести, то что при его помощи можно транспортировать грузы и перевозить пассажиров, а к минусам – экологические проблемы при его использовании.

      Выводы

      На основе рассмотренного нами материала можно сделать вывод, что развитие автомобильной промышленности привело к развитию науки и техники. Автомобильная промышленность была катализатором развития физики, особенно физики металлов и сплавов, динамики, теории сопротивления материалов, химии, особенно в том, что относилось получения новых материалов.

      Развитие автомобильной промышленности требовало также и постройки новых дорог, транспортных магистралей, а постройка их также была бы невозможна без получения новых материалов для покрытия дорог. А это также требует развития промышленности и науки.

      Каждому автомобилю необходимо топливо. Без него он превратится в простое железо. Поэтому необходимо развитие геологии, которая ищет залежи нефти, химии, которая изучает переработку нефти.

      Автомобиль в ХХ веке стал не роскошью и не средством передвижения, в первую очередь он стал тем катализатором, который привел к развитию науки и техники.

      СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ.

      1. Дущенко В. П., Кучерук И. М. Общая физика. – К.: Высшая школа, 1995. – 430 с.

      2. Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике. – М.: Наука, 1982. – 846 с.

      3. Химия: Справочное издание/ под ред. В. Шретер, К.-Х, Лаутеншлегер, Х. Бибрак и др.: Пер. с нем. – М.: Химия, 1989.– 648 с.

      7. Дорогин Ю. А. Использование полимерных материалов. – М.: Просвещение, 1991. – 212 с.

      8. Химическая энциклопедия в 5 т. / под ред. И. Л. Кнунянца. – М.:Советская энциклопедия, 1990.

      9. Петров А. А., Бальян Х. В., Трощено А. Т. Органическая химия. – М.:Высшая школа, 1965.– 600 с.

      [1] Яворский Б. М., Детлаф А. А. Справочник по физике.

      [2] Дущенко В. П., Кучерук И. М. Общая физика.

      [3] Химия: Справочное издание/ под ред. В. Шретер

      [4] Химическая энциклопедия / под ред. И. Л. Кнунянца.

      голоса
      Рейтинг статьи
    Ссылка на основную публикацию
    ВсеИнструменты
    Adblock
    detector