35.Транспортные технологии. Экономичный автомобиль. Виды транспорта авиа, автомобильный, железнодорожный, речной, морской, трубопроводный и их характеристика.

Транспортные технологии — разработка процессов конструирования и производства различных машин и приборов.

К ним относятся технические расчёты, выбор материалов и технологии производства, а также проектирование машиностроительных заводов и организация производства на них.

Экономичный автомобиль, нужно отметить, это не только малолитражки, многие авто среднего класса могут помочь сэкономить значительные суммы своему хозяину, которые он ежедневно тратит на топливо. Нужно отметить, что не только дизели могут быть экономичными, сегодня большой популярностью пользуются автомобили с альтернативным топливом. Гибриды — это не только весомый вклад в чистоту воздуха и всей окружающей среды

Воздушный транспорт — самый быстрый и в то же время самый дорогой вид транспорта. Основная сфера применения воздушного транспорта — пассажирские перевозки на расстояниях свыше тысячи километров.

Автомобильный транспорт- самый распространённый вид транспорта.

Железнодорожный транспорт был одновременно и продуктом, и мотором промышленной революции. Возникнув в начале XIX века первый паровоз был построен в 1804 году, к середине того же века он стал самым важным транспортом промышленных стран того времени.

Водный транспорт — самый древний вид транспорта. Как минимум до появления трансконтинентальных железных дорог вторая половина XIX века оставался важнейшим видом транспорта.

Водный транспорт до сих пор сохраняет важную роль. Благодаря своим преимуществам водный транспорт — самый дешёвый после трубопроводного, водный транспорт сейчас охватывает 60-67 % всего мирового грузооборота. Морские суда перевозят самые разные виды товаров, но большую часть грузов составляют нефть и нефтепродукты, сжиженный газ, уголь, руда.

Трубопроводный транспорт России — вид транспорта в России. Важнейшими транспортируемыми грузами являются сырая нефть, природный и попутный газ.

36.Научные методы исследования. Принципы познания. Научный метод — совокупность основных способов получения новых знаний и методов решения задач в рамках любой науки. Теория познания является одной из центральных философских отраслей и важнейшей составной частью любой философской системы. Наука, которая исследует сам процесс познания, называется гносеологией, а учение о достоверном знании, то есть истины, получило название эпистемологии. Познание является сложно организованным процессом, котором можно выделить несколько структурных компонентов.

Субъект познания — активная составляющая процесса познании, тот, кто познает. Субъектом познания может выступать не только конкретный индивид, но и социальная группа, класс и общество целом.

Объект познания — то, на что направлен познавательный интерес субъекта познания. Объектом познания может выступать природа, человек и общество. В процессе познания меняется не только познаваемый объект, но и субъект познания, поэтому представляется несостоятельной идея философии Нового времени, в частности, Рене Декарта, о возможности и необходимости достижения для сознания cogito позиции абсолютного наблюдателя. На специфику познавательной деятельности субъекта познания оказывает влияние целый ряд социально-исторических предпосылок. Целью процесса познания является получение истинных знаний. Формы познания Чувственное познание — уровень ощущений, восприятий и представлений. Рациональное познание — уровень абстракций, выраженных в гипотезах, теориях, законах и причинно-следственных связях. На уровне рационального познания человек способен построить модель события с тем, чтобы его действие было наиболее эффективным. Формы рационального познания: понятие, суждение и умозаключение. Сверхчувственное познание — интеллектуальная интуиция, метафизика, непосредственное знание, черпаемое субъектом из глубины самого себя. Данный вид познания особенно распространен в мистических течениях традиционных религий

37. Сознание и интеллект. Человек и эмоции. Исследования человеческого мозга и возможностей человека. Традиционно в структуре сознания выделяют: две основные познавательные способности человека: рациональную и сенситивную. Рациональная познавательная способность — это способность человека к формированию понятий, суждений и умозаключений, именно она считается ведущей в когнитивной сфере. Сенситивная познавательная способность — это способность к ощущениям, представлениям и восприятию, которые выступают основой для рациональных знаний. Помимо интеллекта и сенситивной способности, в познавательную сферу входят внимание и память. Внимание — это сосредоточенность, избирательная познавательная направленность сознания, нацеленная на определенный объект, значимый в настоящее время. Огромную роль в структуре сознания играют эмоции — все положительные и отрицательные реакции человека на воздействие внешних и внутренних раздражителей, имеющие выраженную субъективную окраску и охватывающие все виды чувств, среди которых наиболее известными являются тревога, боль, удовольствие, радость и др. Эмоциональная сфера сознания представляет собой сферу потребностей, интересов и целей. Элементами эмоциональной сферы выступают: аффекты, элементарные эмоции, связанные с сенсорными реакциями, и чувства. Все эти разнопорядковые явления объединяются одним понятием — эмоции. Эмоция — это отражение ситуации в форме психического переживания и оценочного отношения к ней. Эмоциональная сфера сознания также участвует в познавательном процессе, повышая или снижая его эффективность. Интеллект — это общая способность к познанию и решению проблем, которая объединяет все познавательные способности индивида: ощущение, восприятие, память, представление, мышление, воображение. Сознание — состояние психической жизни человека, выражающееся в субъективной переживаемости событий внешнего мира и жизни самого индивида, а также в отчёте об этих событиях. Головной мозг- часть центральной нервной системы. Несмотря на значительный прогресс в изучении головного мозга в последние годы, многое в его работе до сих пор остаётся загадкой. Функционирование отдельных клеток достаточно хорошо объяснено, однако понимание того, как в результате взаимодействия тысяч и миллионов нейронов мозг функционирует как целое, доступно лишь в очень упрощённом виде и требует дальнейших глубоких исследований.

"2 Часть" 1. Формы движения материи. Потенциальная и кинетическая энергии, их природа и взаимопревращение. Формы движения материи: 1. Механическое изменение положения тела относительно др тела 2. Физическая тепловая, электрическая, атомная, ядерная 3. Химическая 4. Биологическая 5. Социальная общественная Энергия — величина, являющаяся единой мерой различных форм движения материи и мерой перехода материи из одних форм в другие. Энергия характеризует способность материальных объектов совершать работу. Потенциальная энергия — энергия, которая определяется взаимным положением взаимодействующих тел или частей одного и того же тела природа-взаимодействие. Eю обладают: тело, поднятое относительно повер-ти Земли, вода в реках, удерживаемая плотинами. Ею обладает всякое упругое деформируемое тело. E=mgh Кинетическая энергия- энергия, которой обладает тело вследствие своего движения природа-движение E=mv22 Eе используют в технике. Например, энергия движущейся воды гидроэлектростанции. Взаимопревращение: Вода падает с плотины потенциальная -кинетическая Удар 2х упругих тел Падение шарика на пол скорость растёт кинетическая энергия растёт, потенциальная уменьшается, затем наоборот В явлениях природы встречается и та и другая. Также можно встретить примеры передачи энергии — стрельба из лука — потенциальная энергия тетевы — кинетическая эн. летящей стрелы.

2. Технологии лёгкой промышленности. Лёгкая промышленность — совокупность отраслей промышленного производства, производящих предметы массового потребления из различных видов сырья. Особенности: быстрая отдача вложенных средств быстрая смена ассортимента выпускаемой продукции при минимуме затрат мобильность пр-ва Виды лёгкой промышленности: a) текстильная хлопчато-бумажная, шерстяная, шёлковая, льняная, трикотажная, пенько-жгутовая — верёвкишвейная б) галантерейнаяаксессуары c) кожевенная d) меховая e) обувная 3. Сельскохозяйственные и лесные технологии. Лесная промышленность — совокупность отраслей промышленности, заготавливающих и обрабатывающих древесину. Все производства по обработке и переработке древесины, вместе взятые, образуют лесообрабатывающую промышленность, в составе которой выделяют следующие виды промышленности: 1) деревообрабатывающая промышленность 2) целлюлозно-бумажная промышленность 3) гидролизная промышленность 4) лесохимическая промышленность Лесные технологии: a. выращивание леса b. заготовка c. обработка древесины d. изготовление строительных материалов e. изготовление мебели Сельское хозяйство — отрасль хозяйства, направленная на обеспечение населения продовольствием и получение сырья для ряда отраслей промышленности. Отрасль является одной из важнейших, представленной практически во всех странах. С/х включает в себя следующие основные отрасли: Растениеводство. Грибоводство Животноводство С/х технологии: a. растениеводство б. животноводство

4. Добывающая и перерабатывающая промышленность. Инновации в добывающей и пер-ей промышленности состоит из двух больших групп отраслей: Добывающей и Обрабатывающей Добывающая промышленность. К добывающей промышленности относятся предприятия по добыче горно-химического сырья, черных и цветных металлов, нефти, газа, угля, торфа, сланцев, соли, нерудных строительных материалов, а также гидроэлектростанции, водопроводы, предприятия лесоэксплуатации, по лову рыбы и добыче морепродуктов.

5. Сущность процесса измерения. Виды измерений. Роль измерений в науке, технике. Погрешности измерений, их виды, причины возникновения. Эксперимент осуществляется с помощью наблюдений и измерений. Наблюдения заключаются в сборе и анализе фактов без каких-либо специальных приспособлений. Измерения, напротив, требуют наличия технической базы, так как приходится сравнивать объект с эталоном. Измерение — операция сравнения определяемой величины исследуемого объекта с соответствующей величиной эталона. Прямые измерения: Определяемая величина сравнивается с единицей измерения непосредственно с помощью измерительного прибора. Косвенные измерения: Определяемая величина вычисляется по формуле, включающей результат прямых измерений. Всякое измерение неизбежно связано с погрешностями. Погрешности бывают: 1. Систематические возникают в каждом измерении, каждый раз одна и та же ошибка; от неё можно избавиться, если устранить причину её возникновения 2. Случайные непредсказуемым образом возникают в каком-либо из измерений; избавиться невозможно, можно лишь уменьшить, производя многократные измерения одной и той же величины 3. Приборные обусловлены конструктивной особенностью измерительного узла прибора; избавиться невозможно, но можно увеличить точность измерений, если будет выбран более точный прибор 4. Грубые человеческий фактор — промахи 6.Использование достижений естественных наук в приборостроении. Приборостроение. Приборостроение — отрасль науки и техники, являющаяся отраслью машиностроения, разрабатывающая и производящая средства измерения, обработки и представления информации, автоматические и автоматизированные системы управления. Основным направлением развития приборостроения является измерительная техника, состоящая из методов и приборов измерения механических, электрических, магнитных, тепловых, оптических и других физических величин. Измерительные приборы совместно с автоматическими управляющими и с исполнительными устройствами образуют техническую базу автоматизированных систем управления технологическими процессами. Виды измерительных приборов Радиоизмерительные приборы o Осциллографы o Анализаторы спектра Электроизмерительные приборы o Веберметры. Тесламетры o Вольтметры Приборы, измеряющие окружающую среду o Термометры o Измерители скорости воздуха o Измерители звука 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: 25012065ммодинарный,25012088полуторный,250120140двойной Технологии обжига: 1 формование 2сушка 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=F22. Даёт выигрыш в силе в 2 раза 4 Наклонная плоскость - Fскатывающая =mghl=mgsina, Fперпендикулярная наклонной плоскости = mgbl=mgcosa где b катет прямоугольного треугольника 5 Клин — 2 одинаковые наклонные плоскости, основания которых соприкасаются. F=FlS=F2sina 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 X=|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= XХсреднеарифметич.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 810 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 TH, холодильника с температурой TX и рабочего тела. Цикл Карно состоит из четырёх стадий: 1. Изотермическое расширение: В начале процесса рабочее тело имеет температуру TH, то есть температуру нагревателя. Затем тело приводится в контакт с нагревателем, который изотермически при постоянной температуре передаёт ему количество теплоты QH. 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 TX, приводится в контакт с холодильником и начинает изотермически сжиматься, отдавая холодильнику количество теплоты QX. 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. Гироскопом или волчком называют массивное симметричное тело, вращающееся с большой скоростью вокруг оси симметрии. Гироскопический эффект — сохранение, как правило, направления оси вращения свободно и быстро вращающихся тел, сопровождаемое при определенных условиях, как прецессией движением оси по круговой конической поверхности, так и нутацией колебательными движениями дрожанием оси вращения; Центробежная сила-та сила, которая при движении тела по кривой линии заставляет тело сойти с кривой и продолжать путь по касательной к ней. Центрб-ной силе противоположна центростремительная сила, заставляющая движущееся по кривой тело стремиться приблизиться к центру; от взаимодействия этих двух сил тело получает криволинейное движение. Эффект Доплера — изменение частоты и длины волн, регистрируемых приёмником, вызванное движением их источника или движением приёмника. Применение: определение расстояния до объекта, скорости объекта, температуры объекта. Акустическая кавитация — возникает при прохождении звуковых волн высокой интенсивности и амплитуды звукового давления, превосходящей некоторую пороговую величину. Кавитационные пузырьки возникают во время полупериода разрежения на так называемых кавитационных зародышах, которыми чаще всего являются газовые включения, содержащиеся в жидкости и на колеблющейся поверхности акустического излучателя. Применение в целом является паразитным эффектом, который, к примеру, разрушает рабочие поверхности подводных ультразвуковых излучателей сонаров и пр.. Однако в отдельных случаях он находит применение, например при ультразвуковой очистке. Диффузия — взаимное проникновение соприкасающихся веществ вследствие теплового движения частиц вещества. Диффузия имеет место в газах, жидкостях и твердых телах. Применение: в химической кинетике и технологии для регулирования химических реакций, в процессах испарения и конденсации, для склеивания веществ. Гидростатическое давление — давление в любой точке покоящейся жидкости. Равно сумме давления на свободной поверхности атмосферного и давления столба жидкости, расположенного выше рассматриваемой точки. Оно одинаково во всех направлениях закон Паскаля. Обусловливает гидростатическую силу силу плавучести, силу поддержания судна.

14. Эффект Доплера и его применение в технике и технологиях. Эффект Доплера — изменение воспринимаемой частоты колебания, обусловленное движением источника или приёмника волн. Если источник волн движется относительно среды, то расстояние между гребнями волн зависит от скорости и направления движения. Если источник движется по направлению к приёмнику, то есть догоняет испускаемую им волну, то длина волны уменьшается, если удаляется — длина волны увеличивается: Эффект с точки зрения спектра. Спектр-распределение излучения по длинам волн или частотам ИК-длинноволновое-УФ-коротковолновое Применение ЭД : определение расстояния до объекта, скорости объекта, температуры объекта доплеровский радар: Радар, который измеряет изменение частоты сигнала, отражённого от объекта. По изменению частоты вычисляется радиальная составляющая скорости объекта для определения скорости летательных аппаратов, кораблей, автомобилей, гидрометеоров например, облаков Астрономия: По смещению линий спектра определяют лучевую скорость движения звёзд, галактик и других небесных тел. По увеличению ширины линий спектра определяют температуру звёзд Неинвазивное измерение скорости потока: Измеряют скорость потока жидкостей и газов. Скорость определяется по рассеянию ультразвука на неоднородностях . Автосигнализации: Для обнаружения движущихся объектов вблизи и внутри автомобиля Определение координат

15. Выделение информации на фоне помех. Использование явления резонанса для выделения полезного сигнала. Использование и применение явления резонанса в технике и технологиях. Всякая информация должна быть выражена каким-нибудь физическим сигналом. Однако всякий полезный сигнал сопровождается другими сигналами, представляющими собой для полезного сигнала помеху. Поэтому возникает проблема выделения полезного сигнала на фоне помех. Примером является вся радиотехника, поскольку в эфире одновременно присутствует множество электромагнитных волн, но нужную информацию несет лишь одна из них, все остальные по отношению к ней являются помехами. Существует несколько способов выделения полезного сигнала на фоне помех. Одним из них является использование резонанса. Резонанс -явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний, которое наступает при приближении частоты внешнего воздействия к некоторым значениям резонансным частотам, определяемым свойствами системы. Увеличение амплитуды — это лишь следствие резонанса, а причина — совпадение внешней частоты с внутренней частотой колебательной системы. Явление резонанса характерно для так называемых колебательных контуров, в которых энергия способна преобразовываться из одного вида в другой — из потенциальной энергии в кинетическую и обратно. В электрических колебательных контурах энергия преобразуется из потенциальной энергии электростатического поля конденсатора в кинетическую энергию электрического тока в индуктивности. Колебательный контур состоит из последовательно включенных емкости С и индуктивности L, но кроме того в цепи всегда присутствует активное сопротивление R, поскольку индуктивность изготавливается в виде катушки провода, а провод всегда обладает активным сопротивлением. Резонансные цепи широко используются в радиотехнике для выделения из общего состава электромагнитных волн нужной частоты. 16. Квантовые эффекты в микромире. Виды спектров. Спектральный анализ и его применение в технике и технологиях. Излучение и поглощение электромагнитных волн атомами вещества подчиняется квантовым законам. При этом излучение характеризуется определенным спектром — набором частот электромагнитных волн. Спектры испускания соответствуют квантовым переходам с верхних уровней энергии на нижние, спектры поглощения — с нижних на верхние. Оптические спектры — это спектры электромагнитного излучения в инфракрасном, видимом и ультрафиолетовом диапазоне шкалы электромагнитных волн. Оптические спектры разделяют на спектра испускания излучения, спектры поглощения, рассеяния и отражения. Оптические спектры испускания получаются от источников света разложением их излучения по длинам волн спектральными приборами. Спектры поглощения, рассеяния и отражения обычно получают при прохождении света через вещество с последующим его разложением по длинам волн. Оптические спектры разделяют на линейчатые, состоящие из отдельных спектральных линий, полосатые, состоящие из отдельных полое, охватывающих каждая определенный интервал длин волн, и сплошные, охватывающие широкий диапазон длин волн. Частота излучения или поглощения определяется законами: hv=E1-E2где h = 6,625 • 1014 Джс — постоянная Планка; Е1 и E2 — энергии уровней, v- частота излучения поглощения электромагнитных колебаний. Энергия излучения сплошных спектров энергия излучения в единице объема определяется законом Планка: где k = 1,38-10-23Дж-К-1 — постоянная Больцмана, T — абсолютная температура. Спектральный анализ — совокупность методов качественного и количественного определения состава объекта, основанная на изучении спектров взаимодействия материи с излучением, включая спектры электромагнитного излучения, акустических волн, распределения по массам и энергиям элементарных частиц и др. По спектральному анализу можно определить: Химический состав Температуру Наличие магнитного поля Приближениеудаление поля Вращение тела

17.Новые технологии передачи и хранения информации. Голографическая память — это потенциально-возможная замена технологии повышенной емкости данных, сейчас наиболее используемой в магнитных и оптических носителях. В них данные записываются на один-два слоя при помощи отдельных питов. В голографической памяти, данные можно записывать по всему объему памяти при помощи различных углов наклона лазера. Нейронные сети — это одно из направлений исследований в области искусственного интеллекта, основанное на попытках воспроизвести нервную систему человека. А именно: способность нервной системы обучаться и исправлять ошибки, что должно позволить смоделировать, хотя и достаточно грубо, работу человеческого мозга DVD, FMD ROM — накопители третьего тысячелетия, USB Flash Drive. 18. Физические основы акустики. Эволюция средств звукозаписи и воспроизведения звука. Акустика — учение о звуке, т.е. об упругих колебаниях и волнах в газах, жидкостях и твердых телах, слышимых человеческим ухом. Частоты таких колебаний находятся в пределах 16-20000 Гц. Физической основой передачи звука является распространение малых приращений давлений в среде. Звук играет важнейшую роль в жизни человека. Значительная деля информации выражается через звук, со звуком связана существенная сторона духовной жизни людей — музыка, вообще искусство, поэтому средства накопления и запоминания звуковой информации играют важную роль. Звукозапись — процесс записи звуковой информации с целью ее сохранения и последующего воспроизведения. Звукозапись основана на изменении физического состояния или формы различных участков носителя записи — магнитной ленты, граммофонной пластинки, кинопленки и пр. Ранее использовалась механическая запись звука, при которой резец или игла выдавливали или вырезали на поверхности движущегося носителя канавку, форма которой соответствовала форме записываемых звуковых колебаний. В процессе воспроизведения электропроигрывателем граммофонная игла, двигаясь по извилинам канавки, повторяла эти колебания и передавала их мембране или звукоснимателю, преобразовывавшего их в электрические колебания, которые затем усиливались и воспроизводились динамиком. Появившиеся позже магнитные способы записи основаны на перемагничивании участков магнитной ленты, что выполнялось специальными магнитными головками при пропускании в них звуковых колебаний с последующим затем изменением напряженности магнитного поля, запоминавшихся носителем — магнитной лентой. Повторное перемещение магнитной ленты около считывающей магнитной головки возбуждало в ней электрические колебания, которые усиливались и воспроизводились динамиком. В настоящее время все шире используются оптические способы записи и воспроизведения звуковой информации, основанные на записи звука с помощью лазерного луча, изменяющего рельеф звуковой дорожки, который затем считывается с помощью оптических систем. Этот способ отличается высокой плотностью информации, благодаря чему оказывается возможным в малом объеме записать весьма большой ее объем, высоким качеством записи и воспроизведения. Звукозапись широко используется в радиовещании, при воспроизведении всевозможных выступлений, концертов и т. п. Патефон -механическое устройство для проигрывания граммофонных пластинок, в качестве привода применялся пружинный двигатель, а звукоусиление производилось с помощью раструба, скрытого внутри корпуса.переносной граммофон Качество звука невысокое. Граммофон — прибор для записывания и воспроизведения звука с граммофонной пластинки. При вращении диска посредством пружинного механизма граммофонная игла движется по спирали диска и вызывает соответствующие колебания вибрирующей пластинки. ФОНОГРАФ — один из первых приборов для механической записи звука и его воспроизведения. Носитель записи — цилиндрический валик, обернутый оловянной фольгой или бумажной лентой, покрытой слоем воска; записывающий и воспроизводящий элемент — игла, связанная с мембраной. Применялся до 30-х гг. 20 в. На основе фонографа были созданы граммофон и патефон. Компакт-диск — оптический носитель информации в виде пластикового диска с отверстием в центре, процесс записи и считывания информации которого осуществляется при помощи лазера. Дальнейшим развитием компакт-дисков стали DVD. 19. Основные закономерности цепей постоянного тока. Закон Ома, 1-е и 2-е правила Кирхгофа. Применение постоянного тока в технике и технологиях. Электрическим током называется упорядоченное движение электрических частиц в пространстве. Силой тока называется количество электричества, проходящее через поверхность за единицу времени: I=dqdt Плотностью тока называется величина тока, проходящего через единичную площадь: j=dId Ток называется постоянным, если его сила и направление не меняются с течением времени. Для постоянного тока: I=qt Законы постоянного тока. Закон Ома: Напряжение на участке цепи равно произведению его сопротивления R [Ом] на силу тока I, [А]:U=RI,B. Сила тока в участке цепи прямо пропорциональна напряжению на концах этого проводника и обратно пропорциональна его сопротивлению: I = U R При последовательном соединении резисторов: R=R1+R2 при параллельном соединении: 1R=1R1 + 1R2 Мощность, выделяемая в проводнике равна: Вт. P=I^2R=U^2R, Вт Энергия, выделяющаяся за время Т, равна: W=PT=I^2RT=U^2TR, Дж Правило Кирхгофа первое. Алгебраическая сумма токов, сходящихся в узле, равна нулю: Правило Кирхгофа второе правило контуров. В любом замкнутом контуре сумма произведений сил токов на сопротивления соответствующих участков этого контура равна алгебраической сумме приложенных в нем э.д.с. Применение постоянного тока в технике и технологиях: трамваи, электрички, электродвигатели, троллейбусы. Большинство электронных схем в качестве питания используют постоянный ток. Иногда в некоторых устройствах постоянный ток преобразуют в переменный ток преобразователями.

20. Основные закономерности цепей переменного тока. Закон Ома для цепей переменного тока. Последовательный и параллельный резонансы. Явление резонанса и его применение в технике и технологиях. Переменный ток — это ток, сила и направление которого изменяются во времени.по закону sin и cos Переменный ток получают, используя явление электромагнитной индукции, при котором в проводнике, пересекающем магнитное поле, возникает электродвижущая сила. Электродвижущая сила переменного тока определяется выражением: E=Emsint+,где Em, — максимальное или амплитудное значение э.д.с., = 2f- круговая частота, f == 1T — частота изменения направления тока в секунду, Т — период колебания, — фаза относительно некоторого начального момента времени. Различают мгновенное и действующее значения напряжения и тока, имеющие соотношение: Еп=Еmsqrt, Iп=Imsqrt Мощность в цепи переменного тока равна, EmIm2cosфи где Em, и 1m — амплитудные значения напряжения и тока в электрической цепи, — сдвиг фазы между ними. Любой проводник электрической цепи обладает тремя видами сопротивления: 1. Активным: R = UI; токи, напряжение совпадают по фазе 2. Индуктивным: ХL, =L; ток отстает по фазе на 90о 3. Емкостным: Хс = 1С.опережает по фазе на 90о Поэтому общее сопротивление цепи, в которой имеются сопротивление резистор, индуктивность и емкость, будет определяться выражением: При равенстве Д= 1С в цепи наступает резонанс. В связи с удобством преобразования из высокого напряжения, необходимого для передачи электроэнергии на большие расстояния в низкое, необходимое для непосредственного использования в быту и в технике, переменный ток нашел широкое применение в промышленности и в быту. В промышленности переменный ток используется для питания электромоторов, в основном. асинхронного типа, в быту — для питания электронагревательных приборов, освещения, холодильников, бытовых электромоторов и т. п. Закон Ома для цепей переменного тока. Величина переменного тока будет тем больше, чем больше напряжение и чем меньше полное сопротивление: I = U z. Последовательный и параллельный резонансы Резонанс — резкое возрастание амплитуды вынужденных колебаний при приближении частоты вынуждающего воздействия к некоторой фиксированной частоте к резонансной частоте. Параллельный резонанс — резонанс в электрической цепи из катушки индуктивности и конденсатора, соединённых параллельно относительно источника переменного тока. При нём алгебраическая сумма реактивных проводимостей ветвей равна нулю и общий ток цепи совпадает по фазе с приложенным напряжением. Использование: для улучшения коэффициента мощности электрических установок, в радиоприёмных устройствах. Последовательный резонанс — резонанс в электрической цепи из соединённых последовательно катушки индуктивности и конденсатора. На резонансной частоте сопротивление такой цепи равно нулю, и ток в ней по фазе совпадает с приложенным напряжением. Использование: для повышения напряжения в импульсных цепях. Применение в технике и технологиях: Большинство музыкальных инструментов издают звуки определенных частот благодаря резонансу. А духовой инструмент — вообще резонанс столба воздуха. Все механические и электромеханические часы используют принцип стабильности колебания маятников в условии резонанса вынужденные колебания равны собственным

21. Техническое использование переменного тока. Используется для передачи и распределения электрической энергии преимущественно благодаря простоте трансформации его напряжения почти без потерь мощности. Двигатели, основанные на переменном токе, меньше по габаритам, проще по устройству, надёжнее и дешевле. Переменный ток может быть выпрямлен, например полупроводниковыми выпрямителями, а затем с помощью полупроводниковых инверторов преобразован вновь в переменный ток другой, регулируемой частоты; это создаёт возможность использовать простые и дешёвые безколлекторные двигатели. Переменный ток широко применяется в устройствах связи радио, телевидение, проволочная телефония на дальние расстояния и т. п.. 22. Закон Фарадея и принцип действия электрических трансформаторов. Линии электропередач. ЭДС, создаваемая во вторичной обмотке, может быть вычислена по закону Фарадея, который гласит, что: Где U2 — Напряжение на вторичной обмотке, 2 — число витков во вторичной обмотке, — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки. Если витки обмотки расположены перпендикулярно линиям магнитного поля, то поток будет пропорционален магнитному полю B и площади S через которую он проходит. ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, соответственно: Где U1 — мгновенное значение напряжения на концах первичной обмотки, 1 — число витков в первичной обмотке. Поделив уравнение U2 на U1, получим отношение: Работа трансформатора основана на двух базовых принципах: 1.Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле . 2. Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке. На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку. В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать. Линия электропередачи ЛЭП — один из компонентов электрической сети, система энергетического оборудования, предназначенная для передачи электроэнергии посредством электрического тока. Также электрическая линия в составе такой системы, выходящая за пределы электростанции или подстанции. Различают воздушные и кабельные линии электропередач. По ЛЭП также передают информацию при помощи высокочастотных сигналов и ВОЛС. Используются они для диспетчерского управления, передачи телеметрических данных, сигналов релейной защиты и противоаварийной автоматики. 23. Взаимодействие электромагнитного поля и движущегося заряда. Сила Лоренца. Принцип действия электрогенераторов. На электрический заряд, движущийся в магнитном поле, действует сила Лоренца, равная где q — величина заряда, Кл; u — скорость заряда, мс; В - магнитная индукция поля, Г. Эта сила направлена перпендикулярно векторам u и В. Если проводящий контур движется а стационарном магнитном поле, то в нем наводится э.д.с. индукции, поскольку на каждый свободный заряд — носитель тока в проводнике, перемещающийся вместе с проводником в магнитном поле, действует сила Лоренца, поэтому на отрезке длиной l, движущемся в поле с магнитной индукцией В со скоростью u возникает э.л.с., равная E=-B l u, B На этом основаны электромеханические электрогенераторы, в которых на статоре размещена обмотка, через которую пропускается постоянный ток, в результате чего в зазоре между статором и ротором якорем создается сильное магнитное поле. На поверхности ротора уложена вторая обмотка, в которой при вращении ротора и пересечении в результате этого силовых линий магнитной индукции создается электродвижущая сила. Сила Лоренца используется в кольцевых ускорителях заряженных частиц для многократного прогона их в процессе разгона по одному и тому же пути.

24. Электромагнитное излучение и его природа. Шкала электромагнитных волн, области применения различных частотных диапазонов в технике и технологиях. Источником электромагнитного излучения всегда является вещество. Но разные уровни организации материи в веществе имеют различный механизм возбуждения электромагнитных волн. Так электромагнитные волны имеют своим источником токи, протекающие в проводниках, электрические переменные напряжения на металлических поверхностях антеннах и т. п. Инфракрасное излучение имеет своим источником нагретые предметы и генерируются колебаниями молекул тел. Оптическое излучение происходит в результате перехода электронов атомов с одних орбит возбужденных на другие стационарные. Рентгеновские лучи имеют в своей основе возбуждение электронных оболочек атомов внешними воздействиями, например, бомбардировкой электронными лучками. Гамма-излучение имеет источником возбужденные ядра атомов, возбуждение может быть природным, а может явиться результатом наведенной радиоактивности. Шкала электромагнитных волн:

От 1011-103 мкм — электромагнитные волны 103-0,74 мкм — инфракрасное излучение ИКИ 0,74—0,4 мкм — видимый свет 0,4мкм- 0,004 мкм — видимый свет 0,01-5 10 -6 мкм — ультрафиолетовое излучение УФИ 5105-10-6 мкм и далее — рентгеновские лучи

Электромагнитные волны иначе называются радиоволнами. Длинные и средние волны огибают поверхность, хороши для ближней и дальней радиосвязи, но обладают малой вместимостью; короткие волны — отражаются от поверхности и обладают большей вместимостью, используются для дальней радиосвязи УКВ — распространяются только в зоне прямой видимости, используются для радиосвязи и в телевидении ИКИ — применяются для всякого рода тепловых приборов видимый свет — используется во всех оптических приборах УФИ — применяется в медицине Рентгеновское излучение используется в медицине и в приборах контроля качества изделий; гамма-лучи — колебания поверхности нуклонов, входящих в состав ядра, используются в парамагнитном резонансе для определения состава и структуры вещества. 25. Свойства металлов электропроводность, звукопроводность, твёрдость, пластичность, ковкость, плавкость, плотность. Металлы — группа элементов, обладающая характерными металлическими свойствами, такими как высокая тепло- и электропроводность, положительный температурный коэффициент сопротивления, высокая пластичность и металлический блеск. Характерные свойства металлов: 1. Металлический блеск характерен не только для металлов: его имеют и неметаллы йод и углерод в виде графита. 2. Хорошая электропроводность. 3. Пластичность. 4. Высокая плотность. 5. Высокая температура плавления. 6. Большая теплопроводность. 7. В реакциях чаще всего являются восстановителями. Электропроводность — это способность тела проводить электрический ток, а также физическая величина, характеризующая эту способность и обратная электрическому сопротивлению. Твёрдость — свойство материала сопротивляться проникновению в него другого, более твёрдого тела -индентора. Твёрдость измеряют в трёх диапазонах: макро, микро, нано. Пластичность — способность материала без разрушения получать большие остаточные деформации. Мерой пластичности является удлинение при разрыве. Чем больше , тем более пластичным считается материал. Ковкость Способность металлов и сплавов подвергаться ковке и другим видам обработки давлением. Ковкость характеризуется двумя показателями — пластичностью, то есть способностью металла подвергаться деформации под давлением без разрушения, и сопротивлением деформации. У ковких металлов относительно высокая пластичность сочетается с низким сопротивлением деформации. Плавкость — свойство металлов переходить из твердого кристаллич. состояния в жидкое при нагревании. Среди металлов есть тугоплавкие металлы. Плотность — скалярная физическая величина, определяемая как отношение массы тела к занимаемому этим телом объёму.

26. Сущность параметров давления и температуры, их влияние на фазовое состояние вещества, использование на практике, в технике и технологиях. Энергия есть мера движений материи, удельная энергия — мера движения материи, заключенной в единице объема. Удельная энергия газа, выраженная в Джм3, есть давление этого газа, выраженное в Па Паскалях, или. что то же самое, в Нм2, т.е. силе, выраженной в Ньютонах, приходящейся на единицу площади, выраженной в кв. м.: Физическая сущность давления газа на поверхность заключается в упругой передаче молекулами импульсов движения этой поверхности при изменении своего направления движения в результате соударения с этой поверхностью. Таким образом, давление будет тем больше, чем больше число молекул в единице объема и чем выше их скорость. Температура — это мера энергии одной молекулы газа: где m — масса молекулы, u — ее скорость, k = 1,38 • 10-23 Джград. Для перехода тел из одного состояния в другое — из твердого в жидкое или из жидкого в газообразное нужно затратить дополнительную энергию — энергию плавления или энергию парообразования соответственно. Для воды эта энергия составляет 6,013 и 40,683 кДжмоль. При обратных фазовых переходах конденсации или кристаллизации происходит выделение тепла. Благодаря этому явлению не происходит полного замерзания рек и озер. Дождь идет теплым, что важно для растений. Практическое применение теплоты плавления или парообразования заключается в первую очередь в учете ее при расчете затрачиваемого на плавление или парообразования тепла. Данное физическое явление может быть в ряде случаев полезно использовано, например, для поддержания постоянства температуры в некотором объеме. В этом случае плавящееся или испаряющееся теле нужно специально подбирать или менять его давление. Следует учитывать, что температура фазовых переходов зависит от давления фазовая диаграмма с тройной точкой. Это используют на практике, например, применение скороварок убыстряет процесс приготовления пищи, т. к. температура кипения воды повышается. В горах, где давление воздуха ниже, мясо варится более продолжительное время. 27. Источники энергии. Способы преобразования энергии. ТЭС, ГЭС, АЭС. Альтернативная энергетика. 1. Гидроисточники и геотермальные источники основаны на воде. Энергия геотермальных вод — это энергия подземных горячих вод. 2. Энергия ветра в США планируется к 2020 году увеличить ветроэнергию в 50раз. 3. Гелиоэнергетика использование солнечной энергии. Солнце звезда выделяет энергию путем термоядерного синтеза. 4. АЭС атомные электростанции. Используют энергия деления ядер. Первая АЭС была построена 27 июня 54 года в г. Обнинск. Принцип работы основан на цепной реакции деления урана. 1кг урана выделяет в миллион раз больше энергии, чем 1кг каменного угля. Способы преобразования энергии: 1. Получение тепловой энергии при сжигании топлива. 2. Преобразование, заключенной в топливе тепловой энергии, в механическую работу. 3. Преобразование тепла, высвобождающегося при сгорании топлива и деления ядер электроэнергию. Паровая машина была создана во второй половине 19в. английским изобретателем Дж.Уаттом. Далее в 1886 немецкий электрик В. Сименс изобрел динамо-машину электрогенератор. ТЭС тепловая электростанция при сжигании ископаемого топлива получаются тепло и пар, подаваемый на турбогенераторы, вырабатывающие электроэнергию. В качестве топлива используются уголь, нефтепродукты или природный газ. КПД современной ТЭС — около 40%. ГЭС гидроэлектростанция: Принцип работы основан на преобразовании потенциальной энергии падающей воды в кинетическую энергию вращения турбины, связанной с генератором, преобразующим кинетическую энергию в потенциальную. КПД ГЭС — 60-70%. АЭС атомная электростанция Принцип работы основан на цепной реакции деления урана. Деление ядер сопровождается выделением огромного количества энергии. По энергоёмкости ядерное топливо значительно превосходит все другие виды потребляемого топлива. КПД АЭС — 32%. Альтернативная энергетика — совокупность перспективных способов получения энергии, которые распространены не так широко, как традиционные, однако представляют интерес из-за выгодности их использования при низком риске причинения вреда экологии района. Направления альтернативной энергетики: 1. Ветроэнергетика 2. Гелиоэнергетика 3. Альтернативная гидроэнергетика, водопадные ГЭС. 4. Геотермальная энергетика. 5. Космическая энергетика Получение электроэнергии в фотоэлектрических элементах, расположенных на орбите Земли. Электроэнергия будет передаваться на землю в форме микроволнового излучения. 6. Биотопливо. 28. Ядерная энергия и проблемы ее использования. Термоядерный синтез. Энергоэффективные технологии. Ядерная энергия — это внутренняя энергия атомного ядра, выделяющаяся при ядерных реакциях. Энергия, которую нужно затратить для расщепления ядра на составляющие его нуклоны наз-ся энергией связи ядра. Энергия связи ядра, рассчитанная на один нуклон, наз-ся удельной энергией связи. Энергия связи ядра складывается из энергии притяжения нуклонов друг к другу под действием ядерных сил и энергии взаимного отталкивания протонов под действием электростатических сил. Каждый нуклон сильно взаимодействует лишь с небольшим числом соседних. Поэтому уже начиная с альфа-частицы удельная энергия связи слабо растет с увеличением атомного веса, достигая максимума у ядра железа Fe А=56, после чего идет спад. Из-за электростатического отталкивания протонов реакции ядерного синтеза могут развиваться, если кинетическая энергия ядер велика. В земных условиях осуществлены две термоядерные реакции — слияние двух дейтронов и синтез дейтрона т тритона. Термоядерный синтез — это реакция слияния лёгких ядер при больших температурах с выделением энергии. Недостатком ядерных энергий синтеза легких ядер — термоядерных реакций явл-ся необходимость получения высоких начальных температур и трудность удержания устойчивой плазмы. Эти трудности не преодолены до настоящего времени, и программы термоядерных реакций в наст. время свернуты во все мире. Альтернативой ядерных АЭС явл-ся иные источники, экологически безопасные. К ним относятся солнечная энергия, энергия ветра. рек, морских волн и приливов. 29. Поведение веществ в электрических полях. Диэлектрики и пьезоэлектрики и их применение технике и технологиях. Всякое вещество, помешенной в магнитное и электрическое поле испытывает воздействие со стороны этого поля. Это воздействие для разных веществ различно, соответственно различна и реакция веществ на поле. Диэлектрики — это вещества, не проводящие электрического тока. Молекулы диэлектрика эквивалентны электрическим диполям. В отсутствие внешнего электрического поля электрические моменты диполей диэлектрика, не являющегося сегнетоэлектриком, расположены хаотично, и их результирующий момент равен нулю. Во внешнем же электрическом поле диэлектрики поляризуются, т.е. переходят в состояние, когда дипольные моменты молекул отличны от нуля. В таком состоянии диэлектрики называются поляризованными. Различают: - ориентационную поляризацию, которая состоит в повороте осей жестких диполей молекул полярного диэлектрика вдоль направления электрического поля - электронную поляризацию диэлектрика с неполярными молекулами, состоящую в возникновении у каждой молекулы индуцированного электрического момента и осуществляющуюся в жидкостях и газах - ионную поляризацию в кристаллических диэлектриках, например, в Nа-Сl, имеющих ионные кристаллические решетки, состоящую в смешении положительных ионов решетки вдоль поля, а отрицательных — в противоположную сторону. В результате образуются в противоположных направлениях как бы дополнительные поляризационные заряды, создающие внутри диэлектрика дополнительное поле, направленное против внешнего поля. Диэлектрики широко используются в конденсаторах. Пьезоэлектриками называется группа кристаллических диэлектриков, у которых в отсутствие внешнего электрического поля при механических деформациях в определенных направлениях на гранях кристаллов возникают электрические заряды противоположных знаков. Обратный пьезоэлектрический эффект заключается в изменении линейных размеров под действием электрического поля. Пьезоэлектрическим эффектом обладают кварц, турмалин и ряд других веществ. Эффект широко используется в радиотехнике в генераторах высоких частот высокой стабильности и точности, в которых кварцевые или керамические пластины с металлизированными обкладками используются в качестве стабилизаторов частоты. Прямой пьезоэффект используется в пьезозажигалках, в звукоснимателях электропроигрывателей грампластинок, в эхолокаторах и во взрывателях. Обратный пьезоэффект используется а излучателях ультразвука или звуку. Ультразвук широко используется в медицине, в морской технике и в промышленности. 30. Поведение веществ в магнитных полях. Ферромагнетики и ферриты и их применение технике и технологиях. Всякое вещество, помещенной в магнитное и электрическое поле испытывает воздействие со стороны этого поля. Это воздействие для разных веществ различно, соответственно различна и реакция веществ на поле. Магнитиками называются все среды, способные намагничиваться в магнитном поле, т. е. сознавать собственное магнитное поле. По магнитным свойствам магнетики разделяются на диамагнетики, парамагнетики и ферромагнетики. Для характеристики намагничивания вещества- вводится вектор интенсивности намагничения, пропорциональный векторной сумме магнитных моментов молекул, находящихся в единице объема: I=cmH где , cm — магнитная восприимчивость вещества, H — напряженность магнитного поля. У диамагнетиков cm 0, у парамагнетиков cm 0. Внесение диамагнетиков в магнитное поле ослабляет его, внесение парамагнетиков усиливает магнитное поле. К диамагнетикам относятся инертные газы, некоторые металлы цинк, золото, ртуть, кремний, фосфор и многие органические соединения. К парамагнетикам — газы кислород, окись азота, платина, палладий, соли железа, кобальта и никеля и сами эти металлы. Ферромагнетизм заключается в способности вещества реже усиливать магнитное поле, добавляя к внешнему полю поле своих молекул за счет их ориентации по внешнему полю. К ферромагнетикам относятся железо, никель, кобальт и некоторые сплавы. Ферромагнетики широко используются в катушках индуктивности для увеличения значения индуктивности при малых габаритах, поскольку индуктивность гае S — сечение сердечника, l — длина магнитной силовой линии. Ферромагнетики широко используются в трансформаторах, электромагнитах и обычных магнитах. Ферриты — это порошкообразные ферромагнетики, спрессованные совместно с диэлектрическим наполнителем в твердое состояние. Обладают пониженными потерями на вихревые токи и используются поэтому в высокочастотных индуктивностях. Явлением магнитострикции называется изменения формы и объема ферромагнетика при его намагничивании. Используется в ультразвуковых магнитострикционных вибраторах. 31. Новые материалы. Синтетические материалы. Полимерные материалы. Термопласты и реактопласты, эластомеры, пластмассы и их применение технике и технологиях. Материалы — это ступени нашей цивилизации, а новые материалы — это трамплин для прыжка в будущее, меняющий облик нашего бытия. Синтетические материалы получают это вещество с помощью химических реакций. Во время реакции происходит соединение простых молекул в сложные. Такое соединение химики называют словом синтез. В древности широко применялся один вид материала — камень. несколько тысячелетий назад удалось выплавить железо. Сейчас железо уступает другим материалам и прежде всего полимерам. Разнообразная одежда из полиэфира, полиэтиленовая посуда и т.п. — все это производится из полимеров. Многие детали современных самолетов изготавливаются из композиционных полимерных материалов. один из них — кевлар — по важному показателю прочность, масса превосходит даже самую высокопрочную сталь. Пластмассы — это материалы на основе природных или синтетических полимеров, способные принимать заданную форму при нагревании под давлением и устойчиво сохранять ее после охлаждения. Пластмассы различаются по эксплуатационным свойствам. виду наполнителя и типу полимера. Полимерные материалы широко применяются в строительной индустрии для изготовления рам, кровли и облицовочных плит. Эластомеры — еще одна разновидность полимерных материалов. К ним относится каучук, из которого производится широко распространенная резина, обладающая отличительным свойством —эластичностью. такое свойство объединяет многие эластичные материалы в одну группу эластомеров. Долгое время был известен только один вид эластичного материала — природный каучук. Натуральный каучук имеет сравнительно невысокие термостойкость и малостойкость, подвержен старению. Современные технологии позволяют получить синтетический каучук с лучшими свойствами. Превосходными качествами обладает силиконовый каучук. Сфера применения эластомеров весьма разнообразна — от машиностроения до обувной промышленности, но все же значительная их доля идет на изготовление шин, потребность в которых с ростом количества автомобилей постоянно возрастает. Термопласты — полимерные материалы, способные обратимо переходить при нагревании в высокоэластичное либо вязко-текучее состояние. При обычной температуре термопласты находятся в твердом состоянии. При повышении температуры они переходят в высокоэластичное и далее — в вязко-текучее состояние, что обеспечивает возможность формования их различными методами. Реактопласты термореактивные пластмассы — пластмассы, переработка которых в изделия сопровождается необратимой химической реакцией, приводящей к образованию неплавкого и нерастворимого материала. 32. Производство металлов сталь, чугун, алюминий. Металлургия — это область науки техники производства связанная с промышленным производством металлов из природного сырья. Вся металлургия разделяется на цветную и черную. Черная металлургия включает добычу и обогащение руд черных металлов, а также производство чугуна, стали и ферросплавов. К цветной металлургии относят добычу обогащенных руд цветных металлов, производство цветных металлов и их сплавов. К цветным металлам относят все металлы и сплавы кроме железа и его сплавов. Медь, свинец, никель, алюминий, цинк, олово, титан, магний. Чугуны — сплавы железа с углеродом, при содержании углерода более 2.14%. Чугун выплавляют в доменных печах объемом до 5000 м3, куда руду, кокс и флюсы загружают чередующимися слоями, опускающимися вниз печи под влиянием собственной массы. В нижнюю часть печи — горн через отверстия — фурмы подают под давлением нагретый воздух, необходимый для поддержания горения топлива. Кокс, сгорая в верхней части горна, образует СО2 ;ij[C+O2 = CO2, который поднимается вверх по печи и, встречая на своем пути раскаленный кокс, переходит в оксид углерода: CO2-f-: -f-C=2CO. Оксид углерода восстанавливает оксиды железа до чистого железа по схеме Fe2O3—F3O4—FeO- -HFe . Сталь — это сплавы железа с углеродом, при содержании углерода менее 2.14%. Сталь получают в кислородных конверторах, мартеновских печах и электропечах. Алюминий: получают из оксида алюминия Al2O3 электролитическим методом. Используемый для этого оксид алюминия должен быть достаточно чистым, поскольку из выплавленного алюминия примеси удаляются с большим трудом. Очищенный Al2O3 получают переработкой природного боксита. Основное исходное вещество для производства алюминия — оксид алюминия. Он не проводит электрический ток и имеет очень высокую температуру плавления около 2050 oC, поэтому требуется слишком много энергии. Поэтому алюминиевые заводы наиболее выгодно строить в регионах, где есть свободной доступ к источникам электроэнергии. 33. Радиоактивность и закон радиоактивного распада. Изотопы. Технологии утилизации радиоактивных отходов и материалов. У каждого химического элемента из таблицы Менделеева есть порядковый номер, который указывает заряд ядра, число протонов или электронов. Число атомной массы показывает суммарное число частиц. Сущность радиоактивности: есть некоторые химические элементы и их изотопы, которые самопроизвольно могут излучать частицы или волны. Виды радиоактивных лучей: 1. альфа лучи поток ядер Не Это положит. заряженный состоящий из двух протонов и двух нейтронов, обладают большой ионизирующей способностью, но маленькой проникающей. 2. бета лучи потом электронов- и позитронов+ 3. гама лучи электромагнтиное коротковолновое жесткое излучение большая проникающая способность, но мал. ионизирующая. Закон радиоактивного распада. t = N0 e -t Число радиоактивных ядер экспоненциально убывает со временем. T 12 — период полураспада ПП. ПП — это время, через прошествие которого число радиоактивных ядер остаётся половина от начального количества 50%. Смысл постоянного радиоактивного распада — вероятность распада одного ядра. Изотопы — это такие элементы, у которых одинаковое количество протонов, но разное число нейтронов. Одним из самых надежных способов утилизации РАО является сплавление их со стеклом. Процесс ведется в стекловарных печах. Ввиду высокой активности отходов, доступ обслуживающего персонала к оборудованию, находящемуся за биозащитой невозможен. Некоторые виды РАО, среди которых есть чрезвычайно активные, поступают в твердом виде и количество таких РАО постоянно растет. Переработка переводит их в порошки, пригодные для спекания в керамику, которую затем убирают в хранилище. Предлагается утилизация радиоактивных отходов РО в специальных СВЧ печах путем непрерывного процесса стеклования в толстом слое гарнисажа, что позволяет значительно снизить температурную нагрузку на стенки печи и вследствие этого нет необходимости в футеровки и водяном охлаждении. Можно также использовать технологию заплавления РАО в стекло при температурах 1000-1300 С. При этом, проведение технологического процесса будет намного проще и безопаснее, чем в холодном тигле.

34. Энергосберегающие технологии. ЭТ — технологии направленные на сохранение топливно-энергетических ресурсов. Цель энергоэффективных технологий — полезность потребления. ЭТ — это использование меньшего количества энергии, чтобы обеспечить тот же уровень энергетического обеспечения зданий или технологических процессов на производство. В настоящее время наиболее насущным является бытовое энергосбережение, а также энергосбережение в сфере ЖКХ. Актуальным также является обеспечение энергосбережения в АПК. Экономия электрической энергии: Освещение. Наиболее распространенный способ экономии электроэнергии — оптимизация потребления электроэнергии на освещение. Ключевыми мероприятиями оптимизации потребления электроэнергии на освещение являются: максимальное использование дневного света повышение прозрачности и увеличение площади окон, дополнительные окна повышение отражающей способности белые стены и потолок оптимальное размещение световых источников местное освещение, направленное освещение использование осветительных приборов только по необходимости повышение светоотдачи существующих источников замена люстр, плафонов, удаление грязи с плафонов, применение более эффективных отражателей замена ламп накаливания на энергосберегающие люминесцентные, компактные люминесцентные, светодиодные применение устройств управления освещением датчики движения и акустические датчики, датчики освещенности, таймеры, системы дистанционного управления. Электропривод оптимальный подбор мощности электродвигателяиспользование частотно-регулируемого привода. Электрообогрев и электроплиты подбор оптимальной мощности электрообогревательных устройств оптимальное размещение устройств электрообогрева для снижения времени и требуемой мощности их использования повышение теплообмена, в том числе очистка от грязи поверхностей устройств электрообогрева и конфорок электроплит местный локальный обогрев, в т.ч. переносными масляными обогревателями, направленный обогрев рефлекторами использование масляных обогревателей с вентилятором для ускорения теплообмена в квартире использование устройств регулировки температуры, в т.ч. устройств автоматического включения и отключения, снижения мощности в зависимости от температуры, временных таймеров использование тепловых аккумуляторов

35. Промышленные биотехнологии. Пищевые технологии. Производство лекарственных препаратов, продуктов питания. Биотехнологии — это использование живых организмов и биологических процессов в промышленном производстве ферментов, витаминов, белков, аминокислот, антибиотиков и т.д. Основные направления биотехнологии: биотехнология пищевых продуктов, препаратов для сельского хозяйства, препаратов и продуктов для промышленного и бытового использования, лекарственных препаратов, средств диагностики и реактивов. Пищевые технологии — особые технологии для разработки, массового выпуска, упаковки, приготовления и хранения всех видов пищевых продуктов. Разработка новой, усовершенствованной пищевой продукции сама по себе является целой наукой, усилия которой направлены на улучшение генетического кода злаков, бобовых и овощей с целью повышения сопротивляемости заболеваниям и процессу старения и получения больших урожаев. Улучшение генетического кода важно также при массовом производстве мяса и рыбы. В таких же приближенных к идеальным условиях можно выращивать и животных. Машины и электронное оборудование для массового изготовления продуктов питания растительного и животного происхождения весьма радикально совершенствуется год от года. Подача продукции потребителю и создание упаковок являются еще одним аспектом, на котором сосредоточены усилия ее создателей, ведь она должна выглядеть достаточно привлекательно в магазине и достаточно аппетитно на столе. Современная кухня оснащена различными механическими и электронными приспособлениями для приготовления пищи и, конечно же, ее хранения Производство продуктов. Наибольшую популярность как источники белка приобрели семена масличных культур — сои, семян подсолнечника, арахиса и других, которые содержат до 30 процентов высококачественного белка. По содержанию некоторых незаменимых аминокислот он приближается к белку рыбы и куриных яиц и перекрывает белок пшеницы. Белок из сои широко уже используется в США, Англии и других странах как ценный пищевой материал. Эффективным источником белка могут служить водоросли. Применяя обычные технологические линии по производству синтетических волокон, можно получать из искусственных белков длинные нити, которые после пропитки их формообразующими веществами, придания им соответствующего вкуса, цвета и запаха могут имитировать любой белковый продукт. Производство лекарств. Антибиотики — самый большой класс фармацевтических соединений, синтез которых осуществляется микробными клетками. В медицине применяют также аминокислоты, например, аргинин. В сочетании с аспартатом или глутаматом он помогает при заболевании печени. K-Na-аспартат снимает усталость и облегчает боли в сердце, его рекомендуют при заболевании печени и диабете. В медицине также используют зеленую водоросль Scenedesmus. Ее культивируют в жидкой питательной среде установки дают до 80 тонн водорослей в год, извлекают и проводят экстракцию этиловым спиртом. Биомассу отделяют и подвергают ферментативному гидролизу щелочной протеазой. Около 50% белков при этом распадается до пептидов. Гидролизат содержит почти все незаменимые аминокислоты.

36. Топливные элементы. Водородная энергетика. Топливный элемент — это электрохимический генератор, устройство, обеспечивающее прямое преобразование химической энергии в электрическую. Хотя то же самое происходит в электрических аккумуляторах, топливные элементы имеют два важных отличия: 1 они функционируют до тех пор, пока топливо и окислитель поступают из внешнего источника; 2 химический состав электролита в процессе работы не изменяется, т.е. топливный элемент не нуждается в перезарядке. Принцип действия. Топливный элемент состоит из двух электродов, разделенных электролитом, и систем подвода топлива на один электрод и окислителя на другой, а также системы для удаления продуктов реакции. В большинстве случаев для ускорения химической реакции используются катализаторы. Внешней электрической цепью топливный элемент соединен с нагрузкой, которая потребляет электроэнергию. Типы топливных элементов. Существуют различные типы топливных элементов. Их можно классифицировать, например, по используемому топливу, рабочему давлению и температуре, по характеру применения. Топливные элементы применяются в: электрических станциях, аварийных источниках энергии, электромобили, морской транспорт, авиация, космос. Водородная энергетика. Водородная энергетика использует водород как носитель энергии. Водородная энергетика также включает: получение Н2 из воды и др. прир. сырья; хранение Н2 в газообразном и сжиженном состояниях или в виде искусственно полученных хим. соед., напр. гидридов интерметаллических соединений; транспортирование Н2к потребителю с небольшими потерями. Водородная энергетика пока не получила массового применения. Методы получения Н2, способы его хранения и транспортировки, к-рые рассматриваются как перспективные для водородной энергетики, находятся на стадии опытных разработок и лаб. исследований. Выбор Н2 как энергоносителя обусловлен рядом преимуществ, главные из к-рых: экологич. безопасность Н2, поскольку продуктом его сгорания является вода, высокая теплопроводность, а также низкая вязкость, что очень важно при его транспортировании по трубопроводам; практически неогранич. запасы сырья, если в кач-ве исходного соединения для получения Н2 рассматривать воду . Водород м. б. использован как топливо во многих хим. и металлургич. процессах, а также в авиации и автотранспорте как самостоятельное топливо, так и в виде добавок к моторным топливам. 37. Электрогенератор. Электродвигатель. Применение их в технике и технологиях. Электрический генератор — это устройство, в котором неэлектрические виды энергии механическая, химическая, тепловая преобразуются в электрическую энергию. Классификация электромеханических генераторов По типу первичного двигателя: Турбогенератор — электрический генератор, приводимый в движение паровой турбиной или газотурбинным двигателем; Гидрогенератор — электрический генератор, приводимый в движение гидравлической турбиной; Дизель-генератор — электрический генератор, приводимый в движение дизельным двигателем; Ветрогенератор — электрический генератор, преобразующий в электричество кинетическую энергию ветра; По виду выходного электрического тока: Генератор постоянного тока, Коллекторные, Вентильные, генератор переменного тока, однофазный генератор. Электрический двигатель — это электрическая машина , в которой электрическая энергия преобразуется в механическую, побочным эффектом является выделение тепла. Принцип действия. В основу работы любой электрической машины положен принцип электромагнитной индукции. Электрическая машина состоит из неподвижной части — статора и подвижной части — ротора. В роли индуктора, на маломощных двигателях постоянного тока, очень часто используются постоянные магниты. Принцип действия 3х фазного асинхронного электродвигателя. При включении в сеть в статоре возникает круговое, вращающееся, магнитное поле, которое пронизывает короткозамкнутую обмотку ротора, и наводит в ней ток индукции, отсюда, следуя закону ампера, ротор приходит во вращение. Частота вращения ротора зависит от частоты питающего напряжения и от числа пар магнитных полюсов. Разность между частотой вращения магнитного поля статора и частотой вращения ротора характеризуется скольжением. Двигатель называется асинхронным, так как частота вращения магнитного поля статора не совпадает с частотой вращения ротора. Синхронный двигатель имеет отличие в конструкции ротора. Ротор выполняется либо постоянным магнитом, либо электромагнитом, либо имеет в себе часть беличьей клетки для запуска и постоянные или электромагниты. В синхронном двигателе частота вращения магнитного поля статора и частота вращения ротора совпадают. Для запуска используют вспомогательные асинхронные электродвигатели, либо ротор с к.з обмоткой. Эл. двигатели применяются очень широко, в частности, применяются в жилищном и капитальном строительстве, в горнодобывающей и металлургической промышленности, энергетике, на транспорте. Сегодня электрогенераторы используются на самых разных объектах. Например, генераторы могут быть востребованы: На производственных и строительных объектах для увеличения мощности основных источников В банках или больницах в качестве резервного источника питания для увеличения мощности оборудования, или на случай отключения электричества В частных домах и коттеджах как в одиночных, так и в целых поселках, в качестве аварийного источника электроснабжения Спасательными службами для экстренного обеспечения электроэнергией в случае любых чрезвычайных происшествий На мероприятиях, проводимых вдали от источников энергии и нуждающихся в мощном электроснабжении, например, на концертах или спортивных событиях.