Най-важното от урока
Работен цикъл: Двигателят работи на 4 такта: всмукване (гориво+въздух), свиване, работен (изгаряне и работа), изхвърляне (отработени газове).
Замърсители: Основните вредни газове са \(CO_2\) (парников ефект), \(CO\) (отровен), \(NO_x\) (киселинни дъждове) и \(HC\) (канцерогенни).
Пречистване: Катализаторът преобразува \(CO\), \(NO_x\) и \(HC\) в по-безвредни вещества.
Топлинно замърсяване: Повече от половината енергия от горивото се губи като топлина, която нагрява околната среда.
Замърсители: Основните вредни газове са \(CO_2\) (парников ефект), \(CO\) (отровен), \(NO_x\) (киселинни дъждове) и \(HC\) (канцерогенни).
Пречистване: Катализаторът преобразува \(CO\), \(NO_x\) и \(HC\) в по-безвредни вещества.
Топлинно замърсяване: Повече от половината енергия от горивото се губи като топлина, която нагрява околната среда.
Двигателят с вътрешно горене преобразува химичната енергия на горивото в механична работа чрез повтарящ се цикъл от четири такта (движения) на буталото в цилиндъра.
Буталото се движи надолу, засмуквайки смес от гориво и въздух в цилиндъра.
Буталото се движи нагоре и сгъстява (свива) горивната смес.
Искра от свещта възпламенява сгъстената смес. Получените горещи газове се разширяват рязко и избутват буталото надолу, извършвайки полезна работа.
Буталото отново се движи нагоре и изтласква изгорелите газове навън от цилиндъра.
По време на кой от четирите такта двигателят извършва полезна механична работа?
Отговор: По време на третия такт – работен. Тогава разширяването на газовете от изгарянето на горивото избутва буталото.
При изгарянето на горивото в двигателя се отделят отработени газове, които съдържат вредни за околната среда и здравето вещества.
Основните замърсители са:
- Въглероден диоксид (\(CO_2\)): Предизвиква парников ефект и глобално затопляне.
- Въглероден оксид (\(CO\)): Силно отровен газ, образува се при непълно изгаряне.
- Азотни оксиди (\(NO_x\)): Причиняват киселинни дъждове и смог.
- Въглеводороди (\(HC\)): Неизгорели частици от горивото, някои от които са канцерогенни.
Защо въглеродният оксид (\(CO\)) е по-опасен за директно вдишване от въглеродния диоксид (\(CO_2\))?
Отговор: Защото въглеродният оксид (\(CO\)) е силно отровен газ, докато въглеродният диоксид (\(CO_2\)) не е директно отровен, но допринася за парниковия ефект.
Катализаторът е устройство в изпускателната система на автомобила, което преобразува голяма част от най-вредните газове в по-безвредни съединения като вода (\(H_2O\)), азот (\(N_2\)) и въглероден диоксид (\(CO_2\)).
В катализатора отровният въглероден оксид (\(CO\)) и вредните азотни оксиди (\(NO_x\)) реагират и се превръщат в безвреден азот (\(N_2\)) и въглероден диоксид (\(CO_2\)).
Кои три основни вредни компонента в изгорелите газове се обработват от катализатора?
Отговор: Въглероден оксид (\(CO\)), азотни оксиди (\(NO_x\)) и неизгорели въглеводороди (\(HC\)).
Топлинното замърсяване е отделянето на излишна топлина в околната среда (въздух или вода) в резултат на работата на топлинни двигатели и електроцентрали.
Двигателите с вътрешно горене имат нисък коефициент на полезно действие (КПД), обикновено под 40%. Това означава, че над 60% от енергията на горивото се губи като топлина.
Охлаждането на ядрена електроцентрала с речна вода повишава температурата на водата в реката. Това намалява разтворения в нея кислород и застрашава живота на рибите и водните растения.
Ако КПД на един двигател е 30%, каква част от енергията на горивото се превръща в топлина, замърсяваща околната среда?
Отговор: \(100\% - 30\% = 70\%\). Останалите 70% от енергията се отделят като излишна топлина.
Задачи за упражнение
Лесна: Подредете в правилната последователност четирите такта на двигателя: работен, изхвърляне, всмукване, свиване.
Отговор: 1. Всмукване, 2. Свиване, 3. Работен, 4. Изхвърляне.
Средна: Каква е разликата във въздействието върху околната среда между въглеродния диоксид (\(CO_2\)) и азотните оксиди (\(NO_x\))?
Отговор: Въглеродният диоксид (\(CO_2\)) е основен парников газ, който води до глобално затопляне. Азотните оксиди (\(NO_x\)) допринасят за образуването на киселинни дъждове и фотохимичен смог, които са вредни за екосистемите и човешкото здраве.
Трудна: Един автомобил е със свален катализатор. Какви ще са последствията за състава на изгорелите му газове и за околната среда?
Отговор: Без катализатор, автомобилът ще изхвърля в атмосферата много по-големи количества силно отровен въглероден оксид (\(CO\)), вредни азотни оксиди (\(NO_x\)) и канцерогенни въглеводороди (\(HC\)). Това води до директно замърсяване на въздуха, повишен риск от киселинни дъждове и смог, и представлява сериозна заплаха за здравето на хората.
