Экологические проблемы использования тепловых машин
план-конспект урока по физике (8 класс) на тему

Тема: Экологические проблемы использования тепловых машин. 

Тип урока:  изучение нового материала.

Цели урока: объяснить принцип действия тепловых двигателей;

показать значение тепловых двигателей в жизни человека;

развивать наблюдательность, внимание, творческого мышления;

воспитывать умение слушать товарища;

формировать умения работать с дополнительной литературой;

способствовать формированию научной картины мира;

создание позитивного отношения учащихся к предмету.

Методы:  словесный, наглядный, исследовательский

Оборудование: модели ДВС, паровой машины, плакаты.

Тип урока: комбинированный.

Ход урока.

1.Организационный момент:

Сообщение темы и целей урока.

2. Проверка основных понятий предыдущих уроков.

1. Перечислить известные вам тепловые двигатели.

2. Какой двигатель вы бы выбрали для своего автомобиля? Почему?

1. Что такое КПД теплового двигателя?

 Изложение программного материала.

Проблемный вопрос: Тепловые двигатели – самые распространенные двигатели в мире.

Почему? Способствуют экономическому развитию, создают комфортные условия, удовлетворяют потребности человека в быстром передвижении.

А есть ли у тепловых двигателей недостатки?

 Используемые человеком машины, теплодвигатели, производство автомобилей, применение газотурбинных двигательных установок, авиация и ракетоносители, загрязнение водной среды судами – все это катастрофически разрушающе действует на окружающую среду. Во-первых, при сжигании угля и нефти в атмосферу выделяются азотные и серные соединения, губительные для человека. Во-вторых, в процессах используется атмосферный кислород, содержание которого в воздухе из-за этого падает. Тепловое загрязнение отягощается тем, что сжигаемые вещества увеличивают концентрацию углекислого газа в атмосфере. Это, в свою очередь, ведет к возникновению «парникового эффекта». Всемирное потепление становится реальной опасностью. Экологическая проблема использования тепловых машин заключается и в том, что сгорание топлива не может быть полным, и это ведет к выбросу в воздух, которым мы дышим, золы и хлопьев сажи. По статистике, во всем мире энергоустановки ежегодно сбрасывают в воздух более 200 млн. тонн золы,2-3 млн.тонн свинца и более 60 млн. тонн оксида серы.

При описании устройства и принципа действия ТЭС уместно отметить, что в настоящее время на их долю приходится большая часть выработки электроэнергии в нашей стране. Преимущества тепловых электростанций заключается в том, что они могут быть расположены на любой территории, работают практически на всех видах минерального топлива и вырабатывают не только электрическую, но и внутреннюю энергию (горячую воду для отопления и водоснабжения, пар для технических нужд). Но турбины ТЭС, приводимые в движение перегретым паром, необходимо охлаждать ; поэтому от них непрерывно отводится поток воды, имеющей обычно температуру 8-12 С. Эта вода сбрасывается в водоемы, где создается таким образом зона постоянного подогрева, что ведет к тепловому загрязнению водоемов и отрицательно сказывается на их экологическом балансе (например, ТЭС мощностью 3 МВт сбрасывает до 85-95 кубометров теплой воды в секунду).

Демонстрирую схему «материального» и энергетического балансов угольной ТЭС и отмечаю, что из всего количества затраченных материальных ресурсов в виде топлива и кислорода энергетика использует пока только часть, остальные идут в отходы – золу, шлак и т.д. Поступая в атмосферу, отходы включаются в природные процессы, нарушаю существующее в окружающей среде равновесие. Кроме того, выработанная ТЭС энергия в процессе ее передачи и потребления также в значительной мере «теряется» - превращается во внутреннюю энергию и рассеивается. Загрязнение природы ТЭС происходит и в итоге консервации и промывки ее оборудования. Вследствие этого увеличение масштабов производства электроэнергии на базе органических видов топлива может, по мнению ученых, привести в будущем к ряду неблагоприятных для жителей Земли результатов – изменению средней температуры атмосферы, появлению в ней вредных газов (СО, SO, NO и др.) в количествах, опасных для здоровья человека и всего живого. Следовательно, чтобы не усугублять этот процесс, необходимо рационально использовать энергию, получаемую на ТЭС: «отработанное» тепло (конденсат) направлять, например, для бытовых нужд населения (т.е. строить ТЭЦ), экономно расходовать электричество и т.д. Но главное - вести поиски экологически чистых источников энергии.

Используя межпредметные связи с биологией и географией, сообщаю следующие факты. 

 Почти все автомашины работают на этилированном бензине и заметно отравляют воздух городов свинцом. Наблюдения показали, что в домах, расположенных рядом с большой дорогой (до 10 м), жители болеют раком в 3 – 4 раза чаще, чем в домах, удаленных от дороги на расстояние 50 м. Транспорт отравляет также водоемы, почву и растения.

Больше всего выделяется монооксида углерода и различных углеродов, среди которых особую опасность представляет бензапирен - вещество, способствующее возникновению онкологических заболеваний. Кроме того, азот, входящий в состав воздуха, при высоких температурах и давлении, развиваемых в цилиндрах двигателя, реагирует с кислородом, образуя опасные оксиды.

 Около 70% свинца, добавленного к бензину с этиловой жидкостью, попадает в атмосферу с отработавшими газами, из них 30% оседает на земле сразу, а 40% остается в атмосфере. Один грузовой автомобиль средней грузоподъемности выделяет 2,5 – 3 кг свинца в год.

 Из-за широкого распространения свинцового загрязнения практически все население подвергается риску его воздействия независимо от социально-экономического статуса, расовой и этнической принадлежности или места проживания (сельская местность, город или пригород). Большинство случаев свинцового отравления остаются нераспознанными, поскольку при низких дозах интоксикации явные симптомы проявляются только у небольшого процента пострадавших.

Вредное воздействие свинца на здоровье взрослых проявляется в повышении кровяного давления, нарушении деятельности нервной системы, печени, почек, снижении репродуктивной функции. Свинец – это тяжелый металл, токсичен, токсичная доза 1–3 г, смертельная доза для человека 10 г.

Основными источниками загрязнения окружающей среды свинцом являются автотранспорт, использующий свинец содержащий бензин, и предприятия цветной металлургии, функционирующие во Владикавказе.

Учитель. Как Вы думаете, в нашем районе велика степень загрязнения экосистемы?

Ученики. В нашем районе меньше машин,чем в крупных городах, поэтому экологическая обстановка  хорошая, но человечество приближается к экологической катастрофе и чтобы этого не произошло необходимо усовершенствование тепловых двигателей: переход от твердого и жидкого топлива на газообразное; на транспорте замена тепловых двигателей на электрические. Необходима модернизация, уменьшение выбросов отработанных газов и отравляющих веществ и разработка и внедрение альтернативных видов. Модернизация в первую очередь должна касаться повышения эффективности или коэффициента полезного действия. То есть более полное использование энергии топлива.

 Закрепление материала.

Подводя итоги изучения материала можно сказать, что тепловые двигатели имеют как достоинства так и недостатки:

Достоинства:

1. Способствуют экономическому развитию.
2. Создают комфортные условия.
3. Удовлетворяют потребности человека в быстром передвижении.

Недостатки:

1. Загрязняют атмосферу.
2. Способствуют повышению температуры окружающей среды.
3. Истощают природные ресурсы.
4. Негативно влияют на состояние здоровья человека.

Попробуем вместе с вами обозначить основные направления борьбы с отрицательными последствиями применения тепловых двигателей:

Добиваться полного сгорания топлива.

Повысить эффективность сооружений, препятствующих выбросу в атмосферу отходов.

Электромобили.

Горючее из безвредных веществ.

Замкнутый цикл водоснабжения электростанций.

Экономное расходование электроэнергии.

Каждый человек может и должен внести свой вклад в сохранение нашей планеты.

6. Подведение итогов урока с выставлением и комментированием оценок.

7. Домашнее задание.  § 20.

Подготовить доклад – презентацию:

1. Использование солнечной энергии

2. Использование энергии ветра