Скоро каникулы, или вспомним физику

Скоро-скоро наступят самые долгожданные зимние каникулы. И хотя погода совсем не зимняя, на наоборот, сегодня так вообще было похоже на весну, мы все готовимся к встрече Нового Года. Многие из нас уже решили, куда отправиться на каникулах. Кое-кто собрался ехать очень далеко! А Вы задумывались, почему стали возможны вот такие дальние поездки? С конца XIX века весь мир буквально взорвался от восторга, получив в свободное пользование удивительное изобретение - двигатель внутреннего сгорания.
Благодаря этому появилась возможность развивать автомобилестроение, что в конечном итоге и сделало возможным путешествовать легко и комфортно.

А теперь вспомним физику. Так что же такое двигатель внутреннего сгорания?Создание двигателя внутреннего сгорания способствовало ускорению технического прогресса.
А знаете, кто эти люди, создатели ДВС?

В 1860 году француз Жан Жозеф Этьен Ленуар впервые построил устройство, в котором горючее сжигалось внутри самого устройства. И хотя модель была несовершенная, КПД не превышал 3 %, это стало настоящим прорывом в науке.
Многие инженеры и техники принялись за усовершенствование этого устройства.

Спустя 18 лет немецкий изобретатель Николаус Август Отто создал двигатель внутреннего сгорания, который работал по четырёхтактной схеме: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск отработанных газов. Именно модификации этого двигателя и получили наибольшее распространение.
Создание четырехтактного двигателя внутреннего сгорания открыло эру автомобилестроения.

Первый автомобиль с бензиновым двигателем был построен в 1886 году под руководством немецкого инженера Готтлиба Вильгельма Даймлера, совместно с Вильгельмом Майбахом.

Генри Форд в начале 20 века начал массовый выпуск автомобилей с конвейера.
В это же время первые автомобили появились в России.
Применение двигателей внутреннего сгорания чрезвычайно разнообразно. Они приводят в движение самолёты, ракеты, тепловозы, паровозы, наземный и водный транспорт.
В ДВС топливо сгорает прямо в цилиндре, внутри самого двигателя. Поэтому он и называется
двигателем внутреннего сгорания. Работают они на жидком топливе или горючем газе.
Двигатель состоит из цилиндра , в котором перемещается поршень соединённый при помощи шатуна с коленчатым валом

В верхней части цилиндра имеется два клапана , которые при работе двигателя автоматически открываются и закрываются в нужные моменты. Через первый клапан – впускной - поступает горючая смесь, которая воспламеняется с помощью свечи, а через второй клапан – выпускной - выпускаются отработанные газы.
В цилиндре периодически происходит сгорание горючей смеси, состоящей из паров бензина и воздуха (температура достигает 16000 - 18000 С). Давление на поршень резко возрастает. Расширяясь, газы толкают поршень, а вместе с ним и коленчатый вал, совершая при этом механическую работу. При этом газы охлаждаются, так как часть их внутренней энергии превращается в механическую.
Крайние положения поршня в цилиндре называют мёртвыми точками. Расстояние, проходимое поршнем от одной мёртвой точки до другой, называют ходом поршня. Ход поршня называют ещё тактом. Поэтому двигатель называют четырёхтактным.

Такты двигателя внутреннего сгорания: впуск, сжатие, рабочий ход, выпуск.

Экологические проблемы применения ДВС
При работе тепловых двигателей для охлаждения используется окружающая среда (атмосферный воздух и вода открытых водоемов), в результате чего происходит повышение температуры окружающей среды, называемое "тепловым загрязнением". Этот эффект усиливается тем, что при сгорании огромного количества топлива повышается концентрация углекислого газа в земной атмосфере. А при большой концентрации углекислого газа атмосфера плохо пропускает тепловое излучение нагретой Солнцем поверхности Земли, что приводит к "парниковому эффекту".

В результате описанных процессов, средняя температура на Земле в течение последних десятилетий неуклонно повышается. Это грозит глобальным потеплением с нежелательными последствиями, к числу которых относятся таяние ледников и подъем уровня мирового океана.

Кроме того, при сжигании топлива в тепловых двигателях расходуется атмосферный кислород (в наиболее развитых странах тепловые двигатели уже сегодня потребляют больше кислорода, чем вырабатывается всеми растениями, растущими в этих странах) и образуется много вредных веществ, загрязняющих атмосферу.
Тепловые машины не только сжигают кислород, но и выбрасывают в атмосферу углекислый газ, угарный газ, различные виды сернистых соединений, а также соединения тяжелых металлов. Сгорание топлива в топках промышленных предприятий и тепловых электростанций почти никогда не бывает полным, поэтому происходит загрязнение воздуха золой, хлопьями сажи. Во всем мире обычные энергетические установки выбрасывают в атмосферу ежегодно более 200 млн. т золы и более 60 млн. т оксида серы.

Кроме промышленности, воздух загрязняют и различные виды транспорта, прежде всего автомобильный. Жители больших городов задыхаются от выхлопных газов автомобильных двигателей.

Такие виды топлива, как нефть, уголь, газ являются невосполнимыми источниками энергии. В ближайшие 45 - 70 лет человечество столкнётся с проблемой нехватки традиционных видов топлива.
Поэтому сейчас ученые усиленно работают над созданием альтернативной замены двигателя внутреннего сгорания. Например, электромобили.

Кто знает, может наши дети уже оставят в прошлом проблемы ДВС и пересядут на экологически чистые электромобили.

А пока скажем спасибо изобретателям, конструкторам и всем, кто делает возможным путешествовать без особых хлопот, и великой науке ФИЗИКЕ.

Использованы картинки из интернета + 

gif изображения из поисковика Googl