Демонстрируются виды топлива. Если октановое число бензина равно 96, то это означает, что он допускает такое же сжатие своих паров в цилиндре без детонации, как смесь из 96% изооктана ( CH3–CH(CH3)–CH2–C(CH3)2–CH3) и 4% иптона (H3C–(CH3)4–CH3). Бензин прямой перегонки нефти представляет собой смесь углеводородов в основном нормального строения, поэтому у него невысокое октановое число (50-65). Такой бензин непригоден для непосредственного использования. Его детонационную стойкость повышают при процессах изомеризации, реформинга или добавлением антидетонатора, например, тетраэтилсвинца. Pb(C2H5)4 при горении этилированного бензина образуются частицы свинца и оксида свинца, которые замедляют определенные стадии горения бензина и поэтому препятствуют детонации.
Эколог - ученик.
Большой вред окружающей среде наносят вещества, содержащиеся в выхлопных газах (СО, СО2, SO2, NОx, Сх,, Ну и др.). Некоторые специалисты считают , что один автомобиль выделяет 1000-1200 вредных компонентов, большая часть из них – очень таксичны.
Состав отработанных газов бензиновых двигателей
| Компонент | Концентрация, % | Токсичность | Предельно - допустимая концентрация, мг/м3 |
| N2 | 74-77 | нетоксичный | отсутствует |
| H2O | 3,0-5,5 | нетоксичный | отсутствует |
| O2 | 0,2-5,0 | нетоксичный | отсутствует |
| CO2 | 0,5-12,0 | нетоксичный | отсутствует |
| CO | 0,2-5,0 | токсичный | 20 |
| NO | 0-0,8 | токсичный | 5 |
| SO2 | 0,02-0,1 | токсичный | 10 |
Коварным газом является монооксид углерода, или угарный газ (СО). Отравление им происходит через дыхательные пути. В легких угарный газ соединяется с гемоглобином в крови в 200-300 раз быстрее, чем кислород. При сильном отравлении человек может погибнуть от кислородного голодания. Зарегистрированы случаи, когда, попадая в район интенсивного автомобильного движения, люди теряли сознание в следствие локального отравления угарным газом. Он снижает также активность ферментов печени, сердца, мозга, повышает уровень сахара в крови.
Большие количества выбрасываемого углекислого газа ведут к образованию парникового эффекта, т.к. он задерживает тепловое (инфракрасное) излучение Земли. Это может привести к повышению температуры земной поверхности, которая вызовет таяние льдов и поднятие уровня Мирового океана на 50 метров.
Выбросы сернистого газа (SO2) и оксидов азота способствует возникновению заболеваний дыхательных путей. Кроме того, соединение азота неблагоприятно действует на кровь и кровеносные сосуды. Считается, что оксиды азота в 10 раз опаснее, чем оксид углерода. Они являются причиной возникновения в воздухе нитрозоаминов – сильных канцерогенов.
Содержащиеся в выбросах автомобилей углекислый и сернистый газы и оксиды азота, растворяясь в дождевой воде, образуют кислоты:
CO2+ H2O« H2CO3,
SO2+ H2O « H2SO3,
2 NO2+H2O« HNO3+HN2
Кислотные дожди вызывают коррозию металлов, разрушают строительные материалы, содержащие карбонат кальция, приводят к образованию “каменного рака” архитектурных изделий.
Действие кислот на мел, мрамор и известняк
CaCO + H2SO4 ® CaSO + CO2 + H2O,
CaCO + 2 HNO3 ® Ca(NO3)2 + CO2 +H2O.
При сжигании топлива образуются и твердые выбросы (сажа). Попадая в поверхностные воды она способствует повышению их щелочной реакции. В саже содержится и канцерогенное вещество – бензопирен.
Еще одним компонентом автомобильного выхлопа является свинец. Применение тетраэтилсвинца для получения этилированного бензина приводит к тому, что в атмосферу выбрасывается ежегодно около 200 тыс. т. свинца. Свинец – один из наиболее токсичных элементов по международной классификации. В организме человека задерживается 30-40% попавшего свинца, он вызывает заболевание крови, нарушение функции почек, нервные расстройства, отрицательно влияет на синтез белка и наследственность организма.
Врач. Согласно гипотезе инженера К. Арсеньева причиной акселерации является увеличение в атмосфере углекислого газа. По антропологическим исследованиям скелетов воинов Полтавской битвы он установил, что рост солдат в XVIII в. был на 10 см меньше, чем у современных призывников. Результаты исследования показали, что акселерации больше подвержены дети в городах, чем на селе. У городских детей из-за загрязненности воздуха усиливаются дыхательные процессы, начинается быстрый рост грудной клетки, что приводит к ускорению развития всего организма в целом. Это способствует акселерации.
В то же время повышенное содержание углекислого газа приводит к более быстрому прекращению роста человека за счет образования карбоната кальция. Так, если в 1900 году процесс роста человека заканчивался к 26 годам, то сейчас к 18-19. Поскольку в крупных городах основным поставщиком CO2 является автотранспорт, то видимо, акселерация вызвана ростом автомобильного парка.
Конструктор. Примером строжайшего контроля экологии воздуха является катализатор. В России разрабатываются катализаторы, которые снижают уровень оксида углерода (II) в отработанных газах на 80%, углеводородов на 70 %, оксидов азота – на 50%. В целом токсичность выброса уменьшается в 10 раз.
Лучшим катализатором является платина, но этот дорогой и дефицитный материал не может широко применяться.
Поэтому в нейтрализаторах российского производства используется медь или палладий на оксиде алюминия. Эти нейтрализаторы применяются на автомобилях с бензиновыми и дизельными двигателями.
Сотрудник ЦНИИАТ. Возрастающий интерес к дизельному двигателю связан не только с проблемой удешевления эксплуатации автомобилей, но и в основном с тем, что использование дизельных двигателей уменьшает загрязнение окружающей Среды. В дизельном топливе нет свинцовых присадок, а выброс таких вредных веществ, как оксиды углерода и углеводороды, на 50-90% ниже.
Состав отработанных газов автомобильных двигателей
| Компонент | Количество отработанных газов двигателей, % | |
| дизельного | карбюраторного | |
| Оксид углерода(II), СО | 0,2 | 6 |
| Оксиды азота, NO | 0,35 | 0,46 |
| Углеводороды, СхНу | 0,04 | 0,4 |
| Диоксид серы, SO2 | 0,04 | 0,007 |
| Сажа, С | 0,3 (мг/л) | 0,05 (мг/л) |
У нас в стране использовали газ только для автомобилей с карбюраторными двигателями, а не дизельными.
Решение нашли специалисты нашего Центрального Научно-исследовательского института автомобильного транспорта.
В продуктах сгорания газодизельной смеси токсичных веществ в два-три раза меньше, а это очень существенно для городов.
Химик-технолог.
Хочу добавить, что в последнее время стали использовать в качестве топлива этиловый спирт, который при сгорании образует только углекислый газ и воду:
C2H5OH+ 3O2®2CO2+3H2O
Возможно получение этанола из растений, которые для своего роста используют углекислый газ и воду.
Это не ведет к загрязнению окружающей среды. Машины на спирте, биогазе уже имеются в различных государствах, но больше всего их в Бразилии. Наиболее экологически чистым видом топлива является водород. Водород не ядовит и при сгорании образует только воду, экологически чистое вещество. При сгорании 1 моль водорода выделяется в три раза больше тепла, чем при сгорании такого же количества бензина. При сжигании атомарного водорода выделяется энергия в 8 раз больше, чем при сжигании бензина. Трудности состоят в промышленном разложении воды. Водород – топливо будущего:
2 Н2+О2®2 H2O
“Везде пути открыты водороду,
Горючим стать имеет все права,
Не гибла бы от дыма вся природа,
Зеленая прекрасная трава.”
Скоро ли электромобили появятся на наших дорогах?
Конструктор.
О простоте и надежности электромобиля инженеры наслышаны достаточно давно. Родословную электромобиля можно повести с 1837 года, когда англичанин Роберт Девидсон построил самобегущую коляску, приводимую в движение электродвигателями, получавшими от гальванических элементов. Это был обычный конный экипаж, но двигался он без конной тяги вполне исправно.
В США в конце прошлого столетия их производили до 2000 в год. Но с изобретением бензинового двигателя в 1885 г. немецким инженером Дайлером быстро наступил закат этих колясок. Сейчас, похоже, инженеры решили все поставить на свои места. Свидетельство тому – тот “Жигуленок”, который был построен в Тольятти.
Преимущества электромобиля:
Экологически чист.
Исключается использование нефти. Нефть – основной продукт для получения бензина, принадлежит к невозобновляемым источникам сырья. И сжигать ее, как заметил еще Д.И. Менделеев, все равно, что “топить печь ассигнациями”.
Легкость замены аккумуляторов. Конструкторы могут сегодня предоставить энергоемкие источники питания: натриево-серные, никель-кадмиевые и другие типы аккумуляторов, которые позволяют преодолевать до 700 км, развивая скорость свыше 100 км/ч. Поддоны с аккумуляторными батареями меняются за 10-15 минут.
Представим себе мысленно, что в следующем году все мы пересядем на электромобили. Выполнимо ли это?
Нет! Для их производства надо создать целую отрасль промышленности. Если все автомобили перевести на электротягу, на планете не хватит электричества для зарядки аккумуляторов. Значит, надо построить новые электростанции. Ведь сегодня большую часть энергии (до 80%) вырабатывают ТЭС, сжигающие уголь, мазут и вырабатывающие в атмосферу немало вредных веществ. Так что экологически чистый электромобиль будет отнюдь не таким чистым. Поэтому специалисты сегодня проверяют разные варианты: “Жигули”, “Уазики”, “Рафики” с надписью “электро” на борту есть во многих городах.
Сотрудник ГАИ. Снижению вредных выбросов автомобилей способствуют:
Равномерное движение машин на улицах, ликвидация заторов, сокращение задержек транспорта на перекрестках. Большую роль в этом играет светофор. Благодаря светофору автомобили меньше простаивают на перекрестках, вхолостую расходуя горючее и загрязняя воздух отработанными газами.