Энергетика: объекты и лица

1. Энергетика

Презентация учителя
физики ГУ «ЛШ №18»
Шляханова С. Д.

2.

3.

Холодильник
Паровая машина
Тепловые машины
Турбина
(паровая, газовая)
Реактивный двигатель
ДВС
(карбюраторный, дизельный)

4.

История создания паровых машин
Говорят, более двух тысяч лет
назад в ІІІ в. до н. э. греческий
математик
и
механик
Архимед
построил пушку, которая стреляла
с помощью пара.
Рисунок
пушки
Архимеда
и
её
описание были найдены в рукописях
великого
Леонардо
итальянского
да
18 столетий.
Винчи
ученого
спустя

5.

Примерно тремя столетиями позже в
Александрии жил выдающийся ученый
Герон,
который
паровую
машину.
создал
Полый
первую
шар
был
подвижно закреплен на двух трубах,
через
которые
подавался
пар
из
небольшого котла. Пар наполнял шар
и
выходил
через
две
трубки,
отходящие от противоположных его
сторон.
Струи
выходящего
пара
заставляли шар вращаться. Хотя это
устройство
представляло
определенный интерес, в те времена
оно оказалось бесполезным.

6.

1698 г.
Томас Сэвери
1698 г.
Дени Папен
1705 г.
Томас Ньюкомен
Развитие
паровых машин
1763 г.
И. И.Ползунов
1782 г.
Джеймс Уатт

7.

1860 г.
Этьен Ленуар
1867 г.
Николай Отто
Развитие ДВС
1883 г.
Готлиб Даймлер
1897 г.
Рудольф Дизель

8.

Сравнительная характеристика ДВС
ДВС
Ленуара
Двуктактный рабочий цикл, рабочее топливо –
смесь светильного газа (метан и водород) и
воздуха. КПД – 4%
ДВС Отто
Четырехтактный
рабочий
цикл,
топливо – смесь газа с водородом.
рабочее
ДВС
Даймлера
Четырехтактный
рабочий
цикл,
рабочее
топливо – бензин, что позволило в несколько раз
увеличить обороты коленчатого вала, доведя
его до 900 об/мин. Мощность возросла почти в
два раза
ДВС Дизеля
Четырехктактный
рабочий цикл, в цилиндр
двигателя поступает только воздух, который
нагревается на столько, что впрыскиваемое
топливо сразу воспламеняется. КПД – 44%

9.

В. П. Глушко
(1931-1940)
Ф. А. Цандер
Развитие
реактивных двигателей
Краткое описание
ОРМ-3
ОРМ-5
ОРМ-50
С цилиндрическим соплом,
с водяным охлаждением.
Окислители:
жидкий
кислород,
азотный
тетроксид, азотная кислота.
Горючее: бензин, керосин
С химическим зажиганием
азотно
–
кислотно
керосинового топлива
Тяга
Краткое описание
Тяга
до
20 кгс
ОР-1
Паяльная
лампа,
переделанная в реактивный
двигатель, работавший на
воздушно-бензиновой смеси
до
145 кгс
ОРМ-65
С ручным автоматическим
пуском,
регулируемой
в
полете
тягой,
на
высококипящем
топливе,
выдерживали
до
50
запусков
300 900 кгс
150 кгс

10. Положительная роль тепловых двигателей в жизни и развитии человечества

Применение
тепловых двигателей
Выработка
электроэнергии
Исследование
космоса и планет
(ГЭС, ТЭС, АЭС)
Транспорт

11. Мировое энергопотребление, 2001 г.

12.

Негативное влияние и результаты
работы тепловых машин
Выделение большого
количества теплоты
Загрязнение атмосферы
газообразными выбросами
Радиоактивное
загрязнение
Парниковый эффект
Смог
Озоновые дыры
в атмосфере
Глобальное потепление
Кислотные дожди

13.

Основные газовые примеси в атмосфере
Антропогенные
изменения в
атмосфере
Основные газовые примеси в атмосфере
Диоксид
С
«Парниковый
эффект»
Разрушение слоя
озона
Кислотные
дожди
Фотохимический
смог
Пониженная
видимость
атмосферы
Ослабление
самоочищения
атмосферы
Газ усиливает эффект
Газ ослабляет эффект
Метан
Оксиды
азота
Оксид
азота (І)
Диоксид
серы
Фреоны
озон

14.

Экологическое влияние ГЭС
затопление огромных площадей
родящих земель;
подъем уровня грунтовых вод;
заболоченность территорий и
выведение из севооборота
значительных площадей земли;
«цветение» водохранилищ, что
приводит к гибели рыб и других
жителей водоемов.

15.

Экологическое влияние ТЭС
выделение большого количества
теплоты;
загрязнение атмосферы газообразными
выбросами;
радиоактивное загрязнение;
загрязнение земной поверхности
шлаками и карьерами.

16.

Экологическое влияние АЭС
загрязнение атмосферы радиоактивным
газом радоном;
радиоактивное загрязнение машин,
помещений, оборудования, одежды
персонала,
находящегося
на
территории АЭС;
утилизация радиоактивных отходов;
значительное тепловое загрязнение

17.

Структура мощности, КПД
и выработки электроэнергии
Виды
электростанций
Мощность,
млн кВт
Все
электростанции
в том числе:
52,8
КПД, %
Выработка
электроэнергии,
млрд кВт/год
173
ГЭС
4,7
89%
12,2
ТЭС
36,3
40%
84,6
АЭС
11,8
17%
76,2

18.

26 апреля 1986 г.

19.

Последствия аварии на ЧАЭС
• Во время взрыва четвертого энергоблока было выброшено в
атмосферу 10-12% легких радионуклидов йода, цезия, теллурия;
3-6% тугоплавких радионуклидов бария, стронция, плутония.
• Выброс причинил загрязнение воздуха, водоемов, поверхности
грунта (почти 20%).
• В Украине являются загрязненными 5 млн. га.
• Чернобыльская катастрофа ослабила иммунную систему людей
и животных, в результате чего усложнилось протекание таких
болезней, как грипп, воспаление легких, повысилась смертность
от «обычных болезней».
• Наблюдается аномалия у растений: гигантизм листьев у
деревьев, превращение некоторых растений в такое состояние,
что трудно определить их вид.
• Участилось появление некоторых нежизнеспособных мутантов
у животных.

20.

Суммарное загрязнение европейских стран 137Сs
от чернобыльской аварии
Площадь, х103 км2
Страна
Чернобыльские выпадения
Страны
территории с загрязнением
выше 1 Ки/км2
ПБк
кКи
% от суммарного
выпадения в Европе
Австрия
84
11,08
0,6
42,0
2,5
Белоруссия
210
43,50
15,0
400,0
23,4
Великобритания
240
0,16
0,53
14,0
0,8
Германия
350
0,32
1,2
32,0
1,9
Греция
130
1,24
0,69
19,0
1,1
Италия
280
1,35
0,57
15,0
0,9
Норвегия
320
7,18
2,0
53,0
3,1
Польша
310
0,52
0,4
11,0
0,6
Россия
3800
59,30
19,0
520,0
29,3
Румыния
240
1,20
1,5
41,0
2,3
Словакия
49
0,02
0,18
4,7
0,3
Словения
20
0,61
0,33
8,9
0,5
Украина
600
37,63
12,0
310,0
18,8
Финляндия
340
19,00
3,1
83,0
4,8
Чехия
79
0,21
0,34
9,3
0,5
Швейцария
41
0,73
0,27
7,3
0,4
Швеция
450
23,44
2,9
79,0
4,5
Европа в целом
9700
207,5
64,0
1700,0
100,0
77,0
2100,0
Весь мир

21.

Заболеваемость раком щитовидной железы.
Детское население, Брянская область
25
20
15
10
5
0
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995

22.

23.

24.

Зависимость загрязненности атмосферного
воздуха от интенсивности движения
автотранспорта в Луганске
1. ул. Гайдара
3500
2. ул. Ленина
3000
2500
3. ул. Буденного
2000
4. ул. Оборонная
1500
5. ул. Советская
1000
500
0
1
2
3
4
5

25. Схема воздействия транспорта на окружающую среду

Почва
Воздух
Отходы, загрязненные
Вредные вещества
нефтепродуктами,
в отработанных газах,
сажевые частицы,
твердые частицы,
образовавшиеся при
поднимаемые с пылью
стирании автошин
колесами автомашин
на дорогах
Вода
Стоки с автомоек, стоянок, гаражей,
АЗС, автодорог. Хлориды,
используемые для борьбы с гололедом

26. Вычисление содержания в воздухе токсичных продуктов, образующихся при работе транспорта (на одном перекрестке)

Машины
t, мин
n
к
Легковые
10
193
3
Грузовые
10
9
3
Автобусы
10
6
3
m(CO),
г/мин
m(CO2),
г/мин
m(NO2),
г/мин
m(сажи),
г/мин
М, г
0,035
0,217
0,002
0,04
1702
0,017
0,2
0,001
1,1
356
0,017
0,2
0,001
1,1
237
n – количество машин, остановившихся у светофора;
к – максимальное число переключений.
Подсчитаем общую массу выделившихся токсичных продуктов:
М=tnk (m(CO) г/мин + m(CO2) г/мин + m(NO2) г/мин + m(сажи) г/мин)
М = 1702 г + 356 г + 237 г ≈ 2 кг

27.

Таким образом, за 10 минут в окружающую среду выделяется до 2 кг
токсичных
продуктов.
Нетрудно
подсчитать,
что
в
сутки
выбрасывается ≈ 290 кг, а в год до 105 кг.
И это только на одном перекрестке, а таких перекрестков в
городе много…
А в мире?
Нужно задуматься!

28. Что же делать?

Или…

29.

30.

Земля
Солнце
Альтернативные
источники энергии
Ветер
Реки
Мировой
океан

31.

«Счастливой будет та эпоха, когда чистолюбие
начнёт
видеть
величие
и
славу
только
в
приобретении новых знаний и покинет нечистые
источники, которыми оно пыталось утолить свою
жажду. То были источники бедствий и тщеславия,
утолявшие
жажду
только
невежд,
героев
завоевателей и истребителей человеческого рода.
Довольно почестей Александрам!
Да здравствует Архимед!»
–