Шпаргалка по предмету "Концепции современного естествознания"

В России, до 1929 года, приборостроение было развито  слабо, и было представлено всего  несколькими небольшими предприятиями  по выпуску термометров, манометров, весов и других простых устройств. Промышленное развитие отрасли началось в 1929—1932 годах вместе с процессами индустриализации в РСФСР.

7. Звуковые волны. Инфразвук, гиперзвук,  ультразвук и его применение  в технике и технологиях.

Звук— упругие волны, распространяющиеся в какой-либо упругой среде и создающие в ней механические колебания. Как и любая волна, звук характеризуется амплитудой и спектром частот. Обычно человек слышит звуки, передаваемые по воздуху, в диапазоне частот от 16—20 Гц до 15—20 кГц. Различают продольные и поперечные звуковые волны в зависимости от соотношения направления распространения волны и направления механических колебаний частиц среды распространения.

Инфразвук — упругие волны, аналогичные звуковым, но имеющие частоту ниже воспринимаемой человеческим ухом. За верхнюю границу частотного диапазона инфразвука обычно принимают 16—25 Гц. Нижняя же граница инфразвукового диапазона условно определена как 0.001 Гц.

Гиперзвук — упругие волны с частотами от 10⁹ до 10¹²—10¹⁸Гц. По физической природе гиперзвук не отличается от звуковых и ультразвуковых волн. Гиперзвук часто представляют как поток квазичастиц — фононов.

Ультразвук — упругие звуковые колебания высокой частоты. Обычно ультразвуковым диапазоном считают полосу частот от 20 000 до миллиарда Гц.

Применение ультразвука в технике:

• бурение сверхпрочных горных пород,
• ультразвуковая гравировка

8. Строительные материалы. Технологии  производства строительных материалов.

Строительные  материалы — материалы для возведения зданий и сооружений.

Кирпич.

1. Красный кирпич

Характеристики: прочность, водостойкость, морозоустойчивость. 

Стандарт: 250*120*65мм(одинарный),250*120*88(полуторный),250*120*140(двойной) 
Технологии обжига: 

1) формование 

2)сушка 

3) обжег 

2. Силикатный кирпич

Песок+известь+вода формируются будущие кирпичи и отправляются в автоклавы. 
При t=170-200 и давлении 7-10 атмосфере происходит пропаривание, после цемент + песок + щебень + вода

Уголь – коксовый уголь

Крекинг и ректификация нефти. (разложение её по фракциям)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9. Простые машины (рычаг, блок, наклонная плоскость, клин). Строительные машины.

Простые машины – приспособления, которые изменяют величину или направление приложенных к телу сил.

Золотое правило  механики: Выигрывая в силе, проигрываем  в расстоянии, т.е. произведение силы на перемещение (работу) есть величина постоянная. Простые машины не изменяют величину производимой над телом работы.

1. Рычаг – тело, которое может вращаться вокруг неподвижной точки (оси вращения), проходящей через это тело.

• Даёт выигрыш в силе.

2. Неподвижный блок 
   Его действие аналогично действию рычага с равными плечами.

• Изменяет направление силы, не изменяя её величину

3. Подвижный блок. 
   Его действие аналогично действию рычага с плечами. 
   Условие равновесия:F1=F2/2

• Даёт выигрыш в силе в 2 раза

4. Наклонная плоскость 
   Fскатывающая =mgh/l=mgsina 
   Fперпендикулярная наклонной плоскости = mgb/l=mgcosa где b катет прямоугольного треугольника
5. Клин – 2 одинаковые наклонные плоскости, основания которых соприкасаются.

F=F*l/S=F/2sina

Строительные  машины: кран, трактор, грейдер, бетономешалка.

Все машины, применяемые  для производства строительно-монтажных  работ, делятся на машины строительные и машины дорожные.  К дорожным относятся грунтосмесители, фрезы, нарезчики швов, распределители дорожных смесей, асфальтоукладчики, профилировщики оснований, автогудронаторы.   
Отдельную группу составляют машины ручные, пневматические и электрические, т. е. механизированный инструмент.

10. Классы точности измерительных  приборов. Абсолютные и относительные  погрешности. Измерительные технологии.

Цифра класса точности прибора показывает величину относительной ошибки в процентах при отклонении стрелки прибора до последнего деления шкалы. Обозначения класса точности могут иметь вид заглавных букв латинского алфавита, римских цифр и арабских цифр с добавлением условных знаков. Для повышения точности измерений применяют различные приспособления, такие как нониусы и микрометрические винты.

Абсолютная  погрешность - погрешность, выраженная в единицах измерения и равная разности измеренного и действительного  значения измеряемой величины

ΔX=|Х-Хсреднеарифметическое|

Относительная погрешность - отношение абсолютной погрешности (т.е. разности истинного значения и измеренного) к тому значению, которое принимается за истинное. Является безразмерной величиной либо измеряется в процентах

E= ΔX/Хсреднеарифметич.*100%

Измерительные технологии.

Современные технические  средства позволяют определить минимальное  расстояние, примерно равное 10 в -18 степени, максимальное 10 в 26 степени.

Для измерения  электрических и неэлектрических величин (температура, давление, скорость, движение) использую электроизмерительные приборы. По своему назначению они классифицируются на:

• Амперметры и миллиамперметры – измерители силы тока
• Вольтметры и милливольтметры – измерители напряжения
• Ваттметры – приборы-измерители электрической мощности
• Счётчики электрической энергии – измерители электроэнергии
• Омметры – приборы для измерения частоты переменного тока
• Приборы ля измерения ёмкости

Основная характеристика: чувствительность – опр. отношением линейного или углового перемещения указателя к изменению измеряемой величины. Цена деления прибора – величина, обратная.

 

11. Промышленная переработка топлива  (коксование угля, крекинг нефти, переработка нефти методом ректификации).

Промышленная  переработка топлива (коксование угля, крекинг нефти, переработка нефти  методом ректификации).

Топливо – материалы, служащие источником энергии. Бывает природное (нефть, природный газ, горючи торф, древесина) и искусственное (кокс, моторное топливо, генераторные газы).

Коксование  угля.

Берётся сырьё  природный уголь. Его загружают  в камеры без доступа воздуха  и нагревают до t=900-1050. Это приводит к его термическому разложению с образованием летучих продуктов (каменно-угольная смола, аммиачная вода, коксовый газ) и твёрдого остатка угля.

Применение: в  доменном процессе выплавки чугуна, как  топливо, как восстановитель железной руды.

Крекинг нефти.

Высококипящая нефтяная фракция. Катализатор, модифицированный алюмно-силикат созд. T=500-600 и 5* в 6 степени (8*10 в 6 степени) В результате в реакторе молекулы углеводов расширяются на более мелкие молекулы.

Переработка нефти методом ректификации

Работа нефтеперерабатывающего завода.

Предварительно очищенную нефть подвергают атмосферной или вакуумной перегонке на фракции с определёнными интервалами температур кипения.

Перегонку проводят в ректификацонных колоннах непрерывного действия.

12. Тепловая машина. Цикл Карно. Паровая  машина. Использование тепловых машин в технике и технологиях.

Тепловая  машина — устройство, преобразующее тепловую энергию в механическую работу (тепловой двигатель) или механическую работу в тепло (холодильник). Преобразование осуществляется за счёт изменения внутренней энергии рабочего тела — на практике обычно пара или газа.

Периодически  действующий двигатель, совершающий  работу за счет получаемого извне  тепла, называется тепловой машиной.

Идеальная тепловая машина — машина, в которой произведённая работа и разница между количеством подведённого и отведённого тепла равны. Работа идеальной машины описывается циклом Карно.

Цикл  Карно - идеальный термодинамический цикл.

Тепловая  машина Карно обладает максимальным КПД из всех машин, у которых максимальная и минимальная температуры осуществляемого цикла совпадают соответственно с максимальной и минимальной температурами цикла Карно. Состоит из 2 адиабатических и 2 изотермических процессов.

Описание  цикла Карно. Пусть тепловая машина состоит из нагревателя с температурой T_H, холодильника с температурой T_X и рабочего тела.

Цикл  Карно состоит из четырёх стадий:

1. Изотермическое расширение:  В начале процесса рабочее тело имеет температуру T_H, то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически (при постоянной температуре) передаёт ему количество теплоты Q_H. При этом объём рабочего тела увеличивается.
2. Адиабатическое расширение : Рабочее тело отсоединяется от нагревателя и продолжает расширяться без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура уменьшается до температуры холодильника.
3. Изотермическое сжатие : Рабочее тело, имеющее к тому времени температуру T_X, приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься, отдавая холодильнику количество теплоты Q_X.

4  Адиабатическое сжатие : Рабочее тело отсоединяется от холодильника и сжимается без теплообмена с окружающей средой. При этом его температура увеличивается до температуры нагревателя

Одним из важных свойств цикла Карно является его обратимость: он может быть проведён как в прямом, так и в обратном направлении. КПД тепловой машины Карно зависит только от температур нагревателя и холодильника. Максимальный КПД любой тепловой машины, будет меньше или равен КПД тепловой машины Карно, работающей при тех же температурах нагревателя и холодильника.

Паровая машина — тепловой двигатель внешнего сгорания, преобразующий энергию пара в механическую работу. Принцип действия. Для привода паровой машины необходим паровой котёл. Расширяющийся пар давит на поршень или на лопатки паровой турбины, движение которых передаётся другим механическим частям.

Одно из преимуществ  двигателей внешнего сгорания в том, что из-за отделения котла от паровой  машины можно использовать практически любой вид топлива — от кизяка до урана.

Значение. Паровые машины использовались как приводной двигатель в насосных станциях, локомотивах, на паровых судах, тягачах, паровых автомобилях и других транспортных средствах. Паровые турбины, формально являющиеся разновидностью паровых машин, до сих пор широко используются в качестве приводов генераторов электроэнергии.

Широкое применение паровых машин в промышленности началось после изобретения в 1774 году Джеймсом Уаттом (1736 - 1819) паровой машины, в которой работа совершалась без использования атмосферного давления, что значительно сократило расход топлива. Примерно 86 % электроэнергии, производимой в мире, вырабатывается с использованием паровых турбин. Тепловыми машинами являются двигатели внутреннего сгорания, реактивные двигатели, различные тепловые турбины и т.д.

13. Физические эффекты (эффект эжекции,  гироскопический эффект, центробежная  сила, эффект Доплера, акустическая  кавитация, диффузия, гидростатическое  давление) в машиностроении.

Эффект  эжекции-1.процесс смешения двух каких-либо сред, в котором одна среда, находясь под давлением, оказывает воздействие на другую и увлекает ее в требуемом направлении . 2.искусственное восстановление напора воды в период половодья и длительных паводков для нормальной работы турбин Особенность физического процесса - смешение потоков происходит при больших скоростях эжектирующего (активного) потока.

Применение  эффекта. Повышение давления эжектируемого потока без непосредственной механической энергии применяется в струйных аппаратах, которые используются в различных отраслях техники:

• на электростанциях - в устройствах топливосжигания (газовые инжекционные горелки);
• в системе питания паровых котлов (противокавитационные водоструйные насосы);
• для повышения давления из отборов турбин (пароструйные компрессоры);
• для отсоса воздуха из конденсатора (пароструйные и водоструйные эжекторы);
• в системах воздушного охлаждения генераторов;
• в теплофикационных установках;
• в качестве смесителей на отопительных водах;
• в промышленной теплотехнике - в системах топливоподачи, горения и воздухоснабжения печей, стендовых установках для испытания двигателей;
• в вентиляционных установках - для создания непрерывного потока воздуха через каналы и помещения;
• в водопроводных установках - для подъема воды из глубоких скважин;
• для транспортирования твердых сыпучих материалов и жидкостей.