Автомобили, автомобили, все вы вокруг заполонили

Департамент образования города Москвы Западное окружное управление образования государственное бюджетное образовательное учреждение города Москвы Центр образования № 1467

Контрольная работа по физике

«Автомобили, автомобили, всё вы вокруг заполонили»

Виноградова Светлана Юрьевна

Гордеев Сергей Игоревич Г. Москва

Оглавление Введение

1. История создания парового двигателя

2. Состояние моек в Москве

3. Сезонность и загруженность автомойки по времени суток

4. Очистка воды для автомоек и сервисных центров

5. Выхлопные газы

6. Количество отходящих газов автомобилей Заключение Источники информации

Введение

Огромное значение в мире придаётся проблеме загрязнения окружающей среды. За последнее столетие промышленность большими шагами превратилась в основной вид деятельности человечества. Технический прогресс всё растёт и стремительно набирает обороты, а тем временем жить в городах становится всё труднее и невыносимее.

Главной причиной загрязнения являются автомашины. Даже если у кого-то нет собственного автомобиля, на общественном транспорте передвигаются очень много людей. С другой стороны, в некоторых семьях по несколько автомобилей, бывают случаи, когда у одного человека есть одновременно две или три машины. Однако рассматривая все возможные загрязнители окружающей среды, мы можем коснуться не только непосредственного загрязнения при движении автомобиля, а так же принять в расчёт все затраты на обслуживание авто, на его изготовление, изготовление материалов. Не говоря уже о постройке всех заводов, фабрик и сборочных цехов, предварительной подготовке местности (со всем количеством наносимого вреда, вроде вырубки лесов и т. д.). Поэтому исследование может получиться слишком длинным и поверхностным. Исходя из этого, я посвящу своё исследование только готовому автомобилю, его обслуживанию, а так же проблеме автомобилей в целом.

1. История создания парового двигателя Принцип работы парового двигателя был изобретён в 18 столетии. О движущей силе пара люди знали за век до того, как Джеймс Уатт изобрёл надёжный и дешёвый источник энергии — универсальный поршневой двигатель. Со временем менялось топливо, но принцип силы пара был неизменен. Одним из первых попытался воспользоваться этой силой французский физик Дени Папен. Он пришёл к идее паро-атмосферного двигателя, представлявшего собой цилиндр с поршнем, поднимающимся под давлением пара и опускающимся при его конденсации. Однако создать работоспособное устройство у Папена не удалось. В 1696 году английский инженер Томас Севери изобрёл паровой насос для подъёма воды (в 1707 г. насос Севери был установлен в Петербурге в Летнем саду). В 1705 году его соотечественник Томас Ньюкомен создал паровую машину для откачки воды из шахт. Ньюкомен в 1712 году усовершенствовал свою паровую машину, используя идеи Севери и Папена.

Но уже в 1765 году Джеймс Уатт сконструировал паровой двигатель, способный приводить в движение составы, корабли и станки. К 1784 году создание универсального поршневого двигателя было фактически завершено, и он стал основным средством получения энергии в промышленном производстве. В 1770 году французский изобретатель Никола Жозеф Кюньо сконструировал паровую повозку, «самодвижущийся экипаж» — предшественницу автомобиля.

Джеймс Уатт долго не мог улучшить свой универсальный паровой двигатель: не было станка, чтобы с точностью изготовить главные детали — цилиндр и поршень. Однако в этом ему помог другой изобретатель, Генри Модсли. Его механический суппорт: устройство для очень жёсткого и подвижного крепления резца, которым обрабатывают металлические заготовки на станке — помог Уатту в решении этой проблемы. Так же Генри Модсли сделал первую станочную линию для производства корабельных блоков, тем самым основав поточное производство. Это означало возникновение в XIX веке машиностроения — новой отрасли, быстро ставшей ведущей отраслью.

На звание изобретателя автомобиля могли в XIX веке претендовать 411 человек. Ныне можно утверждать, что честь изобретения и создания принадлежит двум немецким инженерам — Готлибу Даймлеру и Карлу Бенцу. Самое интересное, что они никогда не встречались, хоть и жили в 100 км друг от друга. Каждый из них в 1885 году независимо друг от друга сконструировал паровую машину и получил на неё патент.

Создали двигатель внутреннего сгорания в середине XIX века, когда на транспорте безраздельно господствовала паровая машина. В 1862 году французский инженер Альфонс Бо де Роша предложил идею четырёхтактного двигателя: обязательным моментом работы ДВС было предварительное сжатие рабочей смеси газа с воздухом. Осуществить его проект получилось только служащему из Кёльна — Николаусу Августу Отто в 1876 году. Он работал над созданием такого двигателя 15 лет, и ему удалось повысить КПД паровых машин, который в то время был ничтожно мал.

В течение нескольких лет Бенцу и Даймлеру пришлось заниматься усовершенствованием двигателя и повышением КПД. В результате Карл Бенц даже построил небольшой завод по производству газовых двигателей. В поисках более дешёвого и эффективного, чем светильный газ, топлива Готлиб Даймлер совершил поездку в Россию, где ознакомился с процессами переработки нефти. Один из её продуктов — лёгкий бензин, как раз подошёл условиям инженера: быстро и практически полностью сгорал, был удобен для транспортировки в отличие от газа или угля. Переход от газа к бензину в несколько раз увеличил число оборотов двигателя (до 900 об/мин) Принцип работы поршневого двигателя в автомобиле заключается в следующем: сначала цилиндр заполняется горючей смесью (при подъёме поршня), затем поршень сдавливает жидкость, смесь воспламеняется от свечи, а затем поршень поднимается силой пара и цилиндр освобождается от продуктов сгорания. Такие двигатели называются четырёхтактными двигателями внутреннего сгорания. Есть двухтактные ДВС, но они из-за неполного сгорания топлива используются только на мотоциклах и моторных лодках — слишком много вредных примесей содержат выхлопные газы.

Разберёмся, в чём же заключается загрязнение окружающей среды. Во время четвёртого хода (такта) поршня из цилиндра высвобождаются продукты горения — выхлопные газы, заставившие поршень подняться и выпустить их. В основе своей эти выхлопы — не что иное, как пар. А пар вреда природе приносить не может. Но чистый пар может образоваться лишь при полном сгорании чистого бензина. Когда мы заправляем бак автомобиля, мы замечаем несколько разновидностей бензина — 76 (сейчас уже редко встречаемый), 92, 95 и 98. Эти цифры, так называемое «октановое число», есть процентный показатель бензина в смеси. Это значит, что от 2 до 10% выхлопные газы состоят из вредных примесей, которые, как раз, и загрязняют воздух. Есть ещё дизельное топливо, используемое грузовиками, автобусами и машинами с большим пробегом. Топливо состоит из солярового масла и газойля, которые сильнее бензина загрязняют воздух.

На выхлопные газы автомобилей приходится в городах до 80% всех вредных для природы выбросов. Чтобы снизить их количество, последнее время в автомобилях используют двигатели, в которых топливо сгорает гораздо полнее и эффективнее.

В нашей семье есть машина Hyundai Santa Fe. Это внедорожник, используемый для поездок на дачу, в соседние города (по работе) или в магазины, которые находятся сравнительно далеко от нашего дома. Внедорожник сам по себе расходует больше топлива, т.к. более мощный мотор, чем у легковых машин, требует больше бензина. Мотор нашего Hyundai использует 92 марку бензина.

В среднем наша машина потребляет 10л на 100 км, поэтому за одну поездку тратится до 11 литров (на дорогу и обратный путь). В неделю расходуется по 40−60 литров, следовательно, за месяц около 200 л., а в год от 2400 до 3000 литров бензина. Эти цифры я привел, не подсчитывая дальние незапланированные поездки, или же, наоборот, не использование автомобиля неопределённый период времени по каким-либо причинам. Сравнивая расход топлива нашей машины и нескольких машин других марок, мы можем увидеть, что наш внедорожник является не самым большим загрязнителем среди машин (таблица 1).

Наша машина нуждается в мойке один-два раза в месяц. Если автомобиль загрязняется не постепенно, а за одну поездку (при передвижении по сельским дорогам или бездорожью), то, как правило, мы сами в состоянии отмыть её, используя вёдра и чистящее средство. Когда я мыл Hyundai, то у меня на это уходило до 50 литров воды. При несильном загрязнении можно заметно сэкономить на воде.

Самым загрязнённым транспортным шоссе в Ново-Переделкино является Боровское шоссе. В зависимости от времени суток и сезона по нему проезжает различное количество автомобилей. Загруженность дорог обычно определяют по плотности потока — количество автомобилей, приходящихся на единицу длины однородного по транспортно-эксплуатационным качествам участка дороги, обычно протяжением 1 км. Эту зависимость (от дня недели, сезона) можно увидеть на моей рисунке (№ 1 и 2) плотности потока автотранспорта на Боровском шоссе и Новоорловской улице:

Итак, становится понятно, что даже при наименьшей плотности потока транспорта по Боровскому шоссе количество машин немалое. Нередко образуются «пробки» на дорогах, связанные с большим количеством светофоров, или же с авариями. В нашем районе есть два места, где с наибольшей вероятностью образовываются пробки: участок дороги от въезда в район со стороны деревни Рассказовка до перекрёстка у рынка Ново-Переделкино и въезд в посёлок Западный с Новоорловской улицы. Пробки на этих двух участках заметно усложняют движение, иногда до такой степени, что участок в 500 метров было бы быстрее преодолеть пешком.

Рисунок 1

Рисунок 2

Кроме того, что пробки создают большие помехи для движения, машины выбрасывают выхлопные газы, находясь на одном месте. Это является одним из основных факторов загрязнения нашего района, хотя оба участка находятся в отдалении от жилой части района.

2. Состояние моек в Москве По данным ГИБДД и Департамента транспорта и связи сегодня в Москве эксплуатируется порядка 5 млн. единиц городского пассажирского, грузового и легкового государственного и частного автотранспорта, без учета ежедневно приезжающего в Москву иногороднего. На сегодня в Москве по официальным данным функционирует более 500 автозаправочных станций, 1200 автомоек, хорошо оборудованных и оснащённых системой отлива израсходованной воды. Но, не стоит забывать, что большинство автодорог Подмосковья и отдельные участки МКАД не имеют желаемое количество моек. Из большинства моек лишь единицы оборудованы системой отлива воды, остальные же расположены на берегу рек и сливают израсходованную воду, масло и прочие промышленные отходы в реки. Из этого можно сделать вывод, что загрязнение рек по большей части лежит на совести автосервисов, а не автомобилистов. Однако стихийная мойка у рек является не менее важной проблемой загрязнения водоёмов. Стихийная мойка — процесс мытья автомобиля вручную в непосредственной близости от водоёмов, иногда машины даже въезжают в водоём наполовину. При этом до 10 кг грязи и 5л отработанного масла может унести течением. Это тяжёлый удар для реки или озера, ведь порой даже сильное течение не способно унести всю грязь в болота. Стихийные мойки являются результатом нехватки автосервисов на пригородных дорогах нашего края.

В 1993 году, когда многочисленные стихийные мойки на берегах рек Москвы и Яузы стали представлять реальную угрозу экологии города, при координации Департамента транспорта и связи Правительства Москвы начала осуществляться программа по организации цивилизованной мойки автотранспортных средств. На сегодняшний день Департамент транспорта и связи отвечает только за отдельно стоящие мойки и моечные комплексы (это 10−15% от вводимых в действие). Контроль над мойками колес грузового транспорта, выезжающего со строительных площадок, закреплен за Департаментом градостроительной политики и Мосгосстройнадзором. Функционирование автомоек на АЗС, в многоэтажных гаражах, жилых домах с паркингами и офисных зданий с паркингами, также как и моек на автопредприятиях, включая муниципальный транспорт, практически никто не контролирует. В связи с отменой лицензирования этого вида деятельности, после сдачи автомойки в эксплуатацию контроль за ее работой осуществляется практически только самим владельцем. К сожалению, ответственных и добросовестных владельцев немного, и поэтому на большинстве автомоек используют чистую водопроводную воду, а образующиеся стоки сбрасывают в городскую, ливневую канализацию, на проезжую часть и т. п. Участились случаи «возникновения» моек вообще без очистных установок и системы оборотного водоснабжения.

В 1993 году для координации всех вопросов, связанных с мойкой транспорта в г. Москве была образована ассоциация «Чистый транспорт». Работал экспертный совет при Департаменте транспорта и связи по рассмотрению вопросов размещения моечных постов в Москве. Однако на сегодня эти органы также практически утратили свое значение и влияние на ситуацию по автомойкам в Москве.

В настоящее время выпускаются качественные отечественные очистные установки и все элементы систем оборотного водоснабжения (СОВ), которые не уступают по своим характеристикам лучшим западным образцам и на порядки дешевле и проще в эксплуатации. Правильная и очень несложная эксплуатация СОВ позволяет экономить от 80 до 95% чистой водопроводной воды и полностью исключить сброс ВСЕХ вредных веществ, в том числе нефтепродуктов в канализацию, водоемы, на территорию.

Точное количество моек в Москве на сегодня неизвестно, ориентировочно их более 2000. Очевидные подсчеты показывают, что при правильной эксплуатации СОВ, в день город может экономить более 6 млн. литров чистой воды: 2000 моек х 3 поста х 10 машин в день х 120 л/машину = 7 млн. 200 тыс. литров, при этом 7 млн. 200 тыс. литров х 85% = 6 млн. 120 тыс. литров в день. Кроме этого, порядка 200 м³ (более 50 тыс. м3 в год) загрязненных стоков будет вывезено на специальные полигоны.

В нашем районе Ново-Переделкино на данный момент расположено 4 автомобильные мойки. При опросе сотрудников автомоек и автосервисов мне удалось выяснить, что в среднем на одну машину тратится по 150 л. воды.

3. Сезонность и загруженность автомойки по времени суток Посещаемость автомоек никогда не бывает одинаковой, но и тут можно уловить некоторую зависимость от погоды и сезона. Большинство людей не видит смысла мыть машину в дождь, все равно через полчаса грязная будет. Дождливые периоды чаще всего бывают осенью и весной, также сюда можно отнести период оттепели, когда на улице слякоть. В такое время машину тоже мало кто моет. Спрос падает и в разгар лета: машина долго остается чистой, поэтому средняя частота посещений мойки падает.

Наибольший спрос возникает осенью, в момент похолодания, и в конце весны — после установления сухой погоды, т. е. в период межсезонья. А самая прибыльная погода — после дождя, когда высохли лужи. В тот момент, когда падает спрос на мойку кузова, внимание переключается на «внутренние» услуги: химчистку салона, протирку пластика, мойку ковриков и т. п.

Если брать круглосуточную мойку, в будний день спрос на базовые услуги примерно таков: между двумя и четырьмя часами ночи полный штиль, ближе к шести утра машины начинают приезжать, и от восьми и десяти утра идет утренний пик загрузки, который немного падает к часу дня.

С двух часов дня загрузка снова начинает расти и достигает максимума в вечерние часы, между шестью и десятью часами вечера, когда все возвращаются с работы. Пиковая вечерняя загрузка может превосходить утреннюю в два раза.

Отвечая на вопрос: «Кто сегодня в городе целенаправленно контролирует техническое и экологическое состояние мест мойки автотранспорта?», с сожалением приходится констатировать, что в полной мере — никто.

Рисунок 3

Сегодня в Москве сложилась ситуация, при которой никто не может ответить:1. Сколько в городе действует автомоек, необоснованно потребляющих на технические цели миллионы литров водопроводной воды?2. Кто и как осуществляет технический и экологический контроль за их деятельностью?

Для того чтобы разобраться — как лучше мыть автомобиль, узнаем, что предпочитают водители:

— На автомойке. Почему? Времени нет самой, и удобно.

— Конечно же, на автомойке. Почему? Дешево и удобно.

— Автомойка, конечно, лучше. Это все-таки качественно, быстро. Я могу кофе попить. А так я езжу загород, часто в деревню, там автомоек нет — сам мою.

— Чаще всего сам мою, потому что мне как-то нравится даже.

Спрос на услуги автомоек обычно повышается зимой, но как только становится теплее — люди сами предпочитают мыть автомобили. Хотя и здесь не обойдешься простой водой и тряпкой — нужны специальные средства.

4. Очистка воды для автомоек и сервисных центров загрязнение автомобиль природный двигатель Без систем очистки воды не может обойтись даже самая небольшая автомойка. Спрос у предпринимателей и специализированных сервисных предприятий на подобного рода оборудование объясняется тем, что оно позволяет экономить до 90% объема расходуемой воды. После прохождения воды через несколько фильтров, ее можно без опаски сливать в городскую канализацию, что является одним из главных требований, предъявляемых властями к специализированным автомойкам.

Это ощутимая экономия воды, расходуемой автотранспортными предприятиями на мойку автомобилей, относится к общему расходу на весь парк транспортных средств, но, рассматривая пути экономии воды при мойке автомобилей, необходимо учитывать и то, что не менее важным в этом направлении является достижение значительного снижения удельного расхода воды на мойку одного автомобиля в сутки. Следует признать, удельный расход воды у нас в стране остается пока значительным. Такое положение приводит к увеличению капитальных вложений на строительство систем оборотного водоснабжения и очистных сооружений, так как требуются большие емкости для отстоя воды после мойки автомобилей и соответственно более мощное оборудование. Пропорционально этому возрастают затраты на их эксплуатацию.

В системе мер по снижению удельного расхода воды на мойку автомобилей важное место принадлежит применению синтетических моющих средств. Для достижения удовлетворительного качества мойки автомобилей водяной струей расходуется большое количество воды. Так, в среднем при давлении воды 1,5 МПа расход на один легковой или грузовой автомобиль составляет от 200 до 250 л, а на автобус — 300−400 л. При низком давлении расход воды может увеличиться в 2−3 раза. Поиск эффективных средств, которые могли бы уменьшить расход воды и улучшить качество мойки автомобилей, привел к тому, что стали применяться синтетические моющие средства с высоким содержанием поверхностно-активных веществ (ПАВ). Применение моющих средств позволяет уменьшить расход воды как раз в 2—3 раза и значительно улучшить качество мойки автомобилей.

Положительным примером в этом деле может служить внедрение оборотного водоснабжения в московских таксомоторных парках и автокомбинатах Управления легкового автомобильного транспорта Мосавтолегтранс.

По данным научно-исследовательского и проектно-изыскательского института Мосводканалниипроект только на мойку автомобилей в Москве ежесуточно расходуется 55 тыс. мі питьевой воды, прошедшей дорогостоящую обработку на водопроводных станциях или подаваемой из артезианских скважин. За год расход воды по всем московским АТП достигает 17 млн. мі. В связи с этим промышленные, в том числе и автотранспортные предприятия переводятся на систему повторного и оборотного водоснабжения.

Система оборотного водоснабжения, как правило, включает в себя сборник-резервуар сточной воды, откуда она насосами подается в фильтры очистки от взвешенных частиц и нефтепродуктов. После фильтрации очищенная вода поступает в сборник-резервуар чистой воды, из которого она забирается насосами для расхода на промышленные цели и для мойки автомобилей. В данной схеме оборотного водоснабжения повторное использование воды для мойки может производиться, минуя сборник к резервуару чистой воды, и прямо подаваться насосом к моечной машине. Необходимым условием эффективного применения CMC является приготовление моющего раствора в подогретой до 40 °C воде. В связи с этим моечный пост (моечное отделение) должен быть обеспечен горячей водой в требуемом количестве.

5. Выхлопные газы В Евросоюзе разрешенный уровень вредных веществ в выхлопе зависит от возраста автомобиля. Если год выпуска автомобиля раньше чем 1978, то нет каких — либо фиксированных ограничений, существует лишь одно требование, чтобы не было видимого дыма, выходящего из выхлопной трубы. Если машина 1979;1986 года выпуска, то максимальный лимит выделяемых ею вредных веществ, измеряемых на холостом ходу таков: CO — меньше, чем 4,5%, СH — 100 ppm. Кислород должен быть меньше чем 5%. Последний показатель обычно используется для подтверждения того, что ничего незаконного для снижения уровня CO с системами автомобиля сделано не было. С 1986 по 1990 в большинстве стран требования стали более высокими: CO — 3,5%, CH — 600 ppm. С 1991 были установлены новые правила относительно автомобилей оборудованных каталитическим дожигателем выхлопных газов. Сейчас уровень вредных выхлопов автомобиля измеряют двумя способами: на холостом ходу и на 2500 оборотах двигателя в минуту. С помощью каталитического дожигателя выхлопных газов уровень вредных выхлопов намного сократился, по этой причине показатели ограничений вредных выхлопов тоже уменьшились. На холостом ходу уровень CO должен быть не более 0,5%, а CH не более 100 ppm. В это же время так называемый коэффициент избытка воздуха альфа высчитывается математически и должен быть между 0,91 — 1,03. Также уровень кислорода должен быть меньше чем 0,5% и контрольный уровень CO₂ должен быть меньше 16.

Владельцы новых машин не имеют проблем с получением разрешения на использование их транспорта. Хотя, например, в Финляндии средний возраст легкового автомобиля составляет 10,5 лет. Но когда автомобиль имеет значительный пробег и возраст, при прохождении теста на вредность выхлопа он может быть отправлен на ремонт.

Очень часто эти проблемы встречаются у старых автомобилей, когда двигатель уже имеет значительный пробег и потерял свою былую мощь. Зачастую владельцы не замечают, что их автомобиль уже утратил мощность.

6. Количество отходящих газов автомобилей В основном определяется массовым расходом топлива автомобилями. Расход по расстоянию нормируется и обычно указывается производителями (одна из потребительских характеристик). В отношении суммарного объема выходящих из глушителя выхлопных газов приблизительно можно ориентироваться на такую цифру — один литр сжигаемого бензина приводит к образованию примерно 16 кубометров или 16 000 литров смеси различных газов. На основании этих данных можно судить примерное количество выбрасываемых в атмосферу вредных примесей, но здесь есть небольшая проблема. Мы можем определить только количество разных газов, вылетающее при сжигании определённого количества литров топлива, но никак ни при одном выхлопе, и уж тем более за промежуток времени (час, день, месяц и т. д.). Поэтому судить о количестве газов, выбрасываемых в атмосферу каждый час, мы не можем в принципе. Нигде не установлено, что все машины в день проезжают определённое кол-во километров с одной скоростью. А искать какое-либо среднее число — значит, обманывать себя, потому что данные могут быть не только сильно приближёнными, но и вовсе ошибочными.

Таблица № 1. Расход топлива у машин разных марок

K — карбюраторный двигатель

i — инжекторный двигатель

D — дизельный двигатель плотность бензина при +20С колеблется от 0,69 до 0,81 г/смі

плотность дизельного топлива при +20С по ГОСТ 305–82 не более 0,86 г/смі

Таблица № 2. Состав автомобильных выхлопных газов Выхлопные газы (или отработавшие газы) — основной источник токсичных веществ двигателя внутреннего сгорания — это неоднородная смесь различных газообразных веществ с разнообразными химическими и физическими свойствами, состоящая из продуктов полного и неполного сгорания топлива, поступающих из цилиндров двигателей в его выпускную систему. В своем составе они содержат около 300 веществ, большинство из которых токсичны. Основными нормируемыми токсичными компонентами выхлопных газов двигателей являются оксиды углерода, азота и углеводороды. Кроме того, с выхлопными газами в атмосферу поступают предельные и непредельные углеводороды, альдегиды, канцерогенные вещества, сажа и другие компоненты. Примерный состав выхлопных газов представлен в таблице 1. При работе двигателя на этилированном бензине в составе выхлопных газов присутствует свинец, а у двигателей, работающих на дизельном топливе — сажа. Теперь попытаемся выяснить, чем же опасен каждый выхлоп, и каково количество газов, вырывающихся из выхлопной трубы.

Оксид углерода (CO — угарный газ) Прозрачный, не имеющий запаха ядовитый газ, немного легче воздуха, плохо растворим в воде. Оксид углерода — продукт неполного сгорания топлива, на воздухе горит синим пламенем с образованием диоксида углерода (углекислого газа). Если его содержание велико, двигатель расходует слишком много топлива и масла из картера.

В камере сгорания двигателя CO образуется при неудовлетворительном распыливании топлива, в результате холоднопламенных реакций, при сгорании топлива с недостатком кислорода, а также вследствие диссоциации диоксида углерода при высоких температурах. При этом процесс выгорания CO продолжается и в выпускном трубопроводе.

Необходимо отметить, что при эксплуатации дизелей концентрация CO в выхлопных газах невелика (примерно 0,1−0,2%), поэтому, как правило, концентрацию CO определяют для бензиновых двигателей. В среднем, машины при сжигании литра бензина выбрасывают в воздух около 800 литров углекислого газа

Оксиды азота (NO, NO₂, N₂O, N₂O₃, N₂O₅, в дальнейшем — NO_x)

Оксиды азота являются одними из наиболее токсичных компонентов отработавших газов. При нормальных атмосферных условиях азот представляет собой весьма инертный газ. При высоких давлениях и особенно температурах азот активно вступает в реакцию с кислородом. В выхлопных газах двигателей более 90% всего количества NОx составляет оксид азота NO, который еще в системы выпуска, а затем и в атмосфере легко окисляется в диоксид (NO₂).

Оксиды азота раздражающе воздействуют на слизистые оболочки глаз, носа, разрушают легкие человека, так как при движении по дыхательному тракту они взаимодействуют с влагой верхних дыхательных путей, образуя азотную и азотистую кислоты. Как правило, отравление организма человека NОx проявляется не сразу, а постепенно, причем каких либо нейтрализующих средств нет. При сжигании литра бензина из выхлопной трубы выбрасывается примерно 128 л оксидов азота.

Закись азота (N₂O — гемиоксид, веселящий газ) — газ с приятным запахом, хорошо растворим в воде. Обладает наркотическим действием.

NO₂ (диоксид) — бледно-желтая жидкость, участвующая в образовании смога. Диоксид азота используется в качестве окислителя в ракетном топливе. Считается, что для организма человека оксиды азота примерно в 10 раз опаснее CO, а при учете вторичных превращений — в 40 раз.

Оксиды азота представляют опасность для листьев растений. Установлено, что их непосредственное токсичное влияние на растения проявляется при концентрации Nox в воздухе в пределах 0,5−6,0 мг/м³. Азотная кислота вызывает сильную коррозию углеродистых сталей.

На величину выброса оксидов азота оказывает значительное влияние температура в камере сгорания. Так, при повышении температуры от 2500 до 2700 К скорость реакции увеличивается в 2,6 раза, а при уменьшении от 2500 до 2300 К — уменьшается в 8 раз, т. е. чем выше температура, тем выше концентрация NOx. Ранний впрыск топлива или высокие давления сжатия в камере сгорания также способствуют образованию NOx. Чем выше концентрация кислорода, тем выше концентрация оксидов азота.

Углеводороды (CnHm — этан, метан, этилен, бензол, пропан, ацетилен и др.)

Углеводороды — органические соединения, молекулы которых построены только из атомов углерода и водорода, являются токсичными веществами. В выхлопных газах содержится более 200 различных CH, которые делятся на алифатические (с открытой или закрытой цепью) и содержащие бензольное или ароматическое кольцо. Ароматические углеводороды содержат в молекуле один или несколько циклов из 6 атомов углерода, соединенных между собой простыми или двойными связями (бензол, нафталин, антрацен и др.). Имеют приятный запах. Измеряется его количество в условной единице ppm (кол-во частиц на миллион). Так что даже незначительное увеличение эффективности сгорания может иметь большое влияние на его уровень. Обычно, чрезвычайно высокий уровень углеводорода является проблемой не только хозяев машин, но и механиков.

Наличие CH в отработавших газах двигателей объясняется тем, что смесь в камере сгорания является неоднородной, поэтому у стенок, в переобогащенных зонах, происходит гашение пламени и обрыв цепных реакций. Существуют несколько факторов влияющих на количество углеводорода в выхлопных газах. Герметичность клапанов, их чистота и регулировка момента зажигания, все они одинаково важны. Не только регулировка момента зажигания, но также и текущая сила сгорания, все, что влияет на сгорание, имеет большое значение в ограничении количества углеводорода в выхлопных газах. Примерное кол-во углеводорода, образующегося при сгорании литра бензина — 400−450л.

Кого-то эти цифры могут испугать, но давайте разберёмся: литры — это мера объёма, и, ни в коем случае нельзя путать эти цифры с жидкостью, ведь 800 литров — довольно большое число для жидкости. А для газа? Газ является веществом, у которого молекулы в несколько сотен и тысяч раз меньше расстояния между ними. Если представить что-то более плотное, то обьём сократится в десятки и сотни раз. А теперь внимательно — литр бензина, при сжигании которого и производится этот обьём, расходуется для преодоления расстояния в 10 км. Постараемся рассеять большинство иллюзий — это не такое сильное загрязнение, просто в момент выхлопа выделяется неприятный запах, и нам кажется, что состав воздуха вокруг резко изменился. Но на нашей одежде даже осадка никакого не осталось.

Заключение

Автомобиль — это одновременно и полезный плод технологического прогресса, и огромная опасность для нашей природы. Мы не знаем точных цифр содержания вредных примесей в атмосфере, потому на данный момент трудно сказать — ухудшается ли положение в городах или нет. Из-за возрастающего количества машин количество выхлопов тоже растёт, но люди изобретают более качественные двигатели, поэтому, возможно, загрязнение увеличивается не так быстро, как мы можем подумать. Автомобили в любом случае не скоро станут безвредными, и урон от них сложно переоценить, но кто сможет отказаться от использования автомобиля? В машинах мы ездим в школу, на работу, в магазины завозят продукты, а для поездки на несколько сотен километров потребуется меньше дня. Без машин цивилизация, которую мы знаем, была бы невозможна. Поэтому люди обязаны придумывать более безвредные разновидности топлива, резины для шин и материала изготовления машины. Автомобиль стал незаменимой частью жизни многих людей, поэтому он должен быть безвредным для природы.

Таким образом, главным результатом моего исследования является то, что я выяснил, насколько мой автомобиль загрязняет окружающую среду: какое количество выхлопных газов он выбрасывает в атмосферу, сколько требуется воды для ухода за автомобилем и как её сэкономить, как в масштабах моего микрорайона осуществляется эксплуатация автомобилей.

Источники информации

1. Энциклопедия «Аванта», том 15 «Техника», издательство «Аванта», 2001 год;

2. Энциклопедия «Аванта», том 16 «Физика», издательство «Аванта», 2003 год;

3. Журнал «Юный эрудит», выпуски 2004 — 2007 гг.;

4. Журнал «Навигатор», выпуски 2008 — 2010 гг.;

5. http://www.cleansale.ru/sistema-ochistki-vody/;

6. http:/www.namoiku.ru/;

7. http://autowashing.ru/1.html;

8. http://www.smazka.ru/info/tests/art20/;