Шпаргалка по предмету "Концепции современного естествознания"

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.

N_{t =} N₀ * e ^{-   t}

Число радиоактивных  ядер экспоненциально убывает со временем.

T ½ - 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 электродвигателя;
• использование 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.