Влияние различных продуктов сгорания топлива в котельной

Исследование по теме:
«Влияние различных продуктов
сгорания топлива в котельной
МБОУ СОШ№6 на оптимальную
экологическую обстановку
города»
Участники
исследования:
Орлова Юлия
Богдашкина Галина
Соколова Алина
Козлова Анна
Руководитель
исследования:
Маруга Л.В.
Жизнь, как видно, никому из нас не дается легко.
Ну что ж, надо иметь настойчивость,
а самое главное-уверенность в себе.
Надо верить, что ты на что-то годен
и этого “что-то” нужно достичь
во что бы то ни стало.
Мария Кюри, физик
Актуальность выбранной темы.
Загрязнение воздушной среды городскими котельными,
отоплением частного сектора, выхлопными газами транспортных
средств представляет собой актуальную проблему для нас,
жителей города Бикин.
При сжигании различных видов топлива образовываются
вещества, загрязняющие воздушный бассейн: зола, сажа, оксиды
серы, оксид углерода, оксиды азота, ароматические и
канцерогенные вещества.
С увеличением населения, разумеется повышается
потребление топлива, а также количество выбрасываемых в
атмосферу твердых смесей, токсичных и канцерогенных веществ.
Поэтому проблема защиты воздушного бассейна города Бикин от
загрязнений котельных и отработанного топлива техники, является
одной из наиболее острых проблем экологии нашего города.
Цель исследования
Выяснить, каково влияние
различных продуктов сгорания
топлива в котельной МБОУ СОШ№6
на оптимальную экологическую
обстановку города.
Задачи по исследованию:
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Поиск, изучение и анализ необходимой информации
для формулировки физической задачи по
определению количества осадков в январе.
Построение плана шагов по исследованию.
Расчет, какое кол-во вредных веществ выбрасывается
в атмосферу от сгорания различного топлива
котельной МБОУСОШ №6.
Выяснение необходимости экономии тепла в
школьном помещении.
Определение высоты снежного покрова, выпавшего в
январе 2014 г.
Сравнение преимуществ и недостатков различных
продуктов сгорания на загрязнение атмосферы.
Опорная задача для исследования
Для определения МБОУ СОШ № 6, расположенной в
г. Бикине по улице Зачеславского,30, при сильных
зимних морозах требуется определенное число
гигаколорий теплоты (1кал ~ 4,2ДЖ). Она получает в
основном при сжигании в местной котельной
природного топлива – угля. Узнайте сколько
процентов КПД η получается при преобразовании
энергии экзотермической реакции в теплоту.
Используйте уравнение этой химической реакции.
(представьте себе, что пары воды, получившиеся в
результате сжигания угля, сконденсировались,
замерзли на морозе и выпали в виде снега на крышу
школьного здания). Будем считать плотность такого
снега 100 кг/м3 .Какова будет толщена слоя снега,
выпавшего за месяц в результате этого процесса?
Ход работы :
1.
2.
3.
a)
b)
c)
d)
e)
f)
g)
Поиск и изучение необходимой информации.
Анализ найденной информации.
Составление и решение опорной физической задачи:
Определяем кол-во теплоты при сгорании топлива за сутки; месяц.
КПД котельной (справочный материал).
Определяем какое кол-во теплоты расходуется на отопление школы.
Вычисляем число молекул, выходящих в атмосферу при сгорании.
Определяем массу воды, которая конденсируется в атмосфере за месяц.
Определяем площадь школы.
Зная плотность снега вычислим высоту выпавших осадков.
4.
Рассчитать количество выпадения осадков в зависимости от продуктов сгорания
различных видов топлива.
Составить сравнительную таблицу «Зависимость толщины снежного покрова от
видов топлива».
Вывод.
5.
6.
Исследование №1 толщина выпадения
снежного покрова при сжигании угля
(Уголь)m=?
M= 1,856 т
Уголь = 1856кг
Q=q*m
30МДЖ
6 Дж
g=
=30*10
кг
кг
Q=30*106
Дж
*1856
кг
кг=55,680*106 Дж=56*109 Дж- за один день
Q= 56*109 Дж*31=1736*109 Дж- за месяц
2.КПД котельной (справочный
материал).
 КПД= 50%
 50% - потери
3.Определяем какое кол-во
теплоты расходуется на отопление
школы.
C+𝑂2 -> 𝐶𝑂2 +Q
𝑄
9
ɳ* =434*10 Дж (с учетом
2
потерь)
4.Вычисляем число молекул,
выходящих в атмосферу при
сгорании
1г кал=4,4 ГДж
28
N=1*10 молекул
𝑁
ν=
𝑁𝐴
; 𝑁𝐴 =6,022*1023 моль−1
ν =2*104 моль
5.Определяем массу воды, которая
конденсируется в атмосфере за
месяц.
−3 кг
1моль (𝐻2 O) = µ(𝐻2 O) = 18*10
моль
𝑚
ν = ; m= ν *µ
µ
кг
M=0,018
*2*104 моль= 360 кг
моль
кг
Зная 𝜌снега =100 3
м
𝑚
3
Найдем V= =3,6 м
𝜌
6.Определяем площадь школы.
Данные школьного техпаспорта
S=323 м
2
7.Зная плотность снега вычислим
высоту выпавших осадков.
𝑉
V=S*h; h=
𝑆
𝑉 3,6м3
h= =
=0, 01м=1(см) снега
2
𝑆 323м
Исследование №2 толщина выпадения снежного
покрова при сжигании нефтепродуктов
(Мазут)m=?
Q=q*m
𝑄 56∗109 56
3
M= =
=
*10
=1.365кг
𝑞 41∗106 10
МДЖ
Q=41
кг
Q=41*106 *1,365=56*109 Дж
– за один день
Q= 56*109 *31=1756 *109 Дж – за месяц
Следовательно 1 см
Исследование №3толщина выпадения снежного
покрова при сжигании дров в котельной
(Дров)m=?
Q=q*m
𝑄 56∗109
M= =
=3712кг
𝑞 15∗106
МДЖ
Q=15
=15*106
кг
Q=15*106 *3712=92,800*106 =93*109 Дж
Q= 93*109 *31=2883 *109 Дж – за месяц
– за день
56*109 Дж – 1 см
=>
93*109 Дж – х см
Х=
93∗109 Дж∗1 см
56∗109 Дж
̰ 1,7 см
«Зависимость толщины снежного
покрова от видов топлива»
Наименование
M (кг)
Q(Дж)
МДж
g(
кг
)
Толщина
выпадения
снежного
покрова(см)
Цена топлива
за 1 тонну(
руб)
Уголь
1856
56*109
30
1
2000
Мазут
1365
56*109
41
1
10000
Дрова
3712
93*109
15
1,7
5000
Деятельность членов группы
Вывод
Мы исследовали в своей работе три различных
топлива уголь, дрова, мазут. Уголь и мазут при
сжигании выбрасывают в атмосферу наибольшее
количество вредных веществ, чем дрова. Но
отапливать все котельные города только дровами
невозможно, так как это ведет к массовой вырубке
лесных угодий и дальнейшей экологической
катастрофе (дрова – это не бюджетное топливо).