История

д) основы теории циркуляции в паровых котлах;

е) теория Большого Взрыва.

2. Соотнесите имя исследователя, конструктора:

1)Михаил Викторович Кирпичев;

2)Карл Васильевич Кирш;

3)Александр Савич Предводителев; 4) Леонид Константинович Рамзин;

5)Александр Александрович Радциг;

6)Василий Игнатьевич Гриневицкий;

характеристику его деятельности, открытия, разработки:

а) автор работ по молекулярной физике, гидродинамике, теплофизике; ис-

следовал процессы горения, распространения волн в жидких и газовых средах, физические свойства жидкостей и другие; разрабатывал теорию гетерогенного горения; исследовал процессы горения углерода;

б) один из организаторов Всероссийского теплотехнического института

(ВТИ) и его директоров; создатель первого в мире промышленного прямоточного парового котла, предназначенного для использования дешевого топлива вместо высококачественного топлива;

в) первым в СССР исследовал физическую сущность процессов в котель-

ных агрегатах; создатель теории теплового моделирования, позволившей изучать работу паровых котлов и других паровых агрегатов на моделях;

г) предложил метод расчета котельных установок, послуживший впоследствии основой для тепловых расчетов котельных агрегатов; предложил конст-

рукции шахтной топки с вертикальным зеркалом горения для дров высокой влажности, «фартучной» топки для жаротрубных котлов; первый организатор Всесоюзного теплотехнического института в Москве (ВТИ);

д) ввел в теплотехнику подробное изучение действительных рабочих про-

цессов, происходящих в паровых машинах и двигателях внутреннего сгорания; разработал законченную схему теплового расчета котлоагрегата, основанную на правильном представлении о процессах теплопередачи; автор теории экономики рабочего процесса паровой машины; впервые в мире предложил тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания, до сих пор лежащий в основе проектирования и анализа рабочих процессов этих двигателей;

е) автор работ по термодинамике паров, теории теплообмена между паром и стенками цилиндра парового поршневого двигателя, исследованию уравнения состояния водяного пара, разработке теории истечения, развитию теории паровых турбин, новым методам расчёта турбин и конденсаторов;

70

и изображение:

А) Б)

В) Г)

71

Д) Е)

3. Соотнесите имя исследователя: а) Георгий Антонович Гамов; б) Эдвин Пауэлл Хаббл; в) Карл Янский; г) Френсис Крик; д) Пол Берг; е) Владимир Иванович Вернадский;

его открытие: 1) установил, что наша Галактика – не единственная звездная система во Вселенной; 2) расшифровка структуры дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК) и объяснение, как происходит копирование её молекул при делении клеток; 3) синтезирование первой рекомбинантной ДНК (р-ДНК); 4) тео-

рия Горячей Вселенной; 5) целостное учение о биосфере; 6) открытие космического радиоизлучения;

и портрет:

А) Б)

72

В) Г)

Д) Е)

Рекомендуемая литература:

1.Амбарцумян В.А. Астрофизика // Яндекс. Словари. БСЭ. URL: http://slovari.yandex.ru.

2.Березинец П.А. Создание и освоение отечественной теплофикационной парогазовой установки / П.А. Березинец, В.М. Гриненко, И.В. Долинин, В.И. Кондратьев. [и др.] // Теплоэнергетика. 2011. № 6. С. 4–10.

3.БиоФизика.ru. URL: http://www.biophys.ru/.

4.Бродский Е.Ф. Первые шаги советской теплофикации // Теплофикация СССР. Сб. ст. / под общ. ред. С.Я. Белинского, Н.К. Громова. М.: Энергия, 1977. С. 261–267.

73

5.Вепренцев Б.Н. Биофизика// Яндекс. Словари. БСЭ. URL: http://slovari.yandex.ru.

6.Генная инженерия // Официальный сайт World News (WN) Network. URL: http://ru.wn.com/Генная _инженерия.

7.История молекулярной биологии. Лекция 1. Понятие молекулярной биологии и основные этапы ее развития. // Кинезиолог. Сайт В.Ф. Сазонова. URL: http://kineziolog.bodhy.ru/content/istoriya-molekulyarnoi-biologii.

8.Кудинов В.А., Карташов Э.М. Техническая термодинамика. М.: Высшая школа, 2001. 261 с. (С. 3–6).

9.Кудинов В.А., Карташов Э.М., Стефанюк Е.В. Техническая термодинамика: Учеб. для бакалавров. М.: Юрайт, 2011. 560 с. (С. 9–12).

10.Ламаш Б.Е. Лекции по биомеханике. Лекция № 1. Предмет и история биомеханики. URL: http://www.dvfu.ru/meteo/book/BioMechan.htm.

11.Ланин И.С. Развитие теплофикации // Теплофикация СССР. Сб. ст. / Под общ. ред. С.Я. Белинского, Н.К. Громова. М.: Энергия, 1977. С. 267–283.

12.Научно-техническая революция и взаимоотношение общества и природы. URL: http://ecologylib.ru/books/item/f00/s00/z0000013/st004.shtml.

13.Ошарин А.В., Ткачев А.В., Чепагин Н.И. История науки и техники. Учеб.-метод. пособ. СПб.: СПб ГУ ИТМО, 2006. 143 с. URL: http://books.ifmo.ru/book/205/book_205.htm.

14.Радиоастрономия // Энциклопедия Кругосвет. URL: http://www.krugosvet.ru/enc/nauka_i_technika/transport_i_svyaz.

15.Спицнадель В.Н. Основы системного анализа: учеб. пособ. С.-Пб.: Издательский дом «Бизнес-пресса», 2000. 326 с. URL: http://victor- safronov.narod.ru/systems-analysis/lectures/spicnadel.html.

16.Электронная библиотека по энергетике (Веселовский О.Н., Штейнберг Я.А. Очерки по истории электротехники. 1.1. Техника и некоторые закономерности ее развития). URL: http://lib.rosenergoservis.ru/ocherki-po-istorii- elektrotehniki.html?start=3.

17.Энгельгардт В.А. Молекулярная биология // Словари и энциклопедии на Академике. Большая советская энциклопедия. URL: http://dic.academic.ru/dic.nsf/bse/110113.

СЕМИНАР 9. Современные проблемы науки и техники.

Дискуссия по теме: «Современная энергетика».

74

1.Современные и перспективные энергетические технологии.

2.Физико-технические, экологические проблемы энергетики, проблемы топливно-энергетических ресурсов.

3.Принципы обеспечения энергетического лидерства России.

МЕТОДИЧЕСКИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

1. Характеризуя современные и перспективные энергетические технологии, покажите их разнообразие:

-Характеризуя технологии производства тепловой и электрической энергии с использованием органического топлива, подчеркните, что в современный период основная роль в производстве электроэнергии и тепла принадлежит энергоисточникам с использованием в качестве топлива угля (преимущественно на паротурбинных установках – ПТУ), нефти и газа. Отметьте, что большие перспективы имеют парогазовые установки – ПГУ, КПД которых с 1970-х до 2000-х гг. повысился с 35 % до 50 %. Подчеркните, что КПД газотурбинных установок – ГТУ достигает 34–38 %, а ожидаемое развитие – температура газа 1500оС и КПД 42 % за счет использования лопаток из керамики или эффективного охлаждения их паром. Отметьте, что планируется разработка новых электростанций на органическом топливе по направлениям: перехода на парогазовый цикл, повышение температуры и степени сжатия в газовом цикле, повышение температуры и давления в паровом цикле; освоения технологий прямого преобразования химической энергии жидких и газообразных топлив в электроэнергию. Второй вариант привлекателен тем, что перспективные установки с топливными элементами могут иметь КПД до 70 %, работать на основе использования биомассы. Отметьте возможности совместного использования электроэнергии и тепла, позволяющие повысить эффективность процесса преобразования энергии.

-Рассматривая ядерную и термоядерную энергетику, укажите, что в начале 2000-х гг. атомные электростанции (АЭС) работали бо-

лее, чем в 30 странах мира, было создано несколько направлений

75

энергетических реакторов – легководные, тяжеловодные, реакторы на быстрых нейтронах (бридеры), магноксовые, РБМК. Перспективным является использование бридеров, позволяющее использовать более 80 % энергии природного урана. Обратите внимание, что в «Стратегии развития атомной энергетики России в первой половине XXI века» предлагается создание реакторов третьего поколения (более быстрых, безопасных, дешевых), выдвинуты принципы развития ядерной энергетики: «чем безопаснее, тем дешевле», отказ от опасных технических решений, применение концепции «грязное топливо – чистые отходы». Отметьте возможности использования ядерной энергии при производстве тепла на атомных ТЭЦ, а также важность решения проблемы управляемого термоядерного синтеза, что позволитобеспечитьчеловечествоэнергиейнамаксимальнодлительныйпериод.

-Дайте характеристику использованию возобновляемых источников энергии: биомассы (на основе термохимических технологий, биотехнологии), воды (на ГЭС), энергии ветра (при применении ветроэнергетических установок), солнечной энергии (с использованием теплосиловых солнечных энергетических станций и фотоэлектрических солнечных энергетических станций), природного пара (с использованием геотермальных электростанций), морской энергии (на основе работы приливных электростанций, океанских термальных электростанций).

-Обратите внимание на перспективы использования технологий производства вторичных энергоносителей (жидких и газообразных углеводородов, метанола).

-Покажите возможности использования в будущем водородной энергетики, подчеркнув, что получение водорода из солнечной энергии – основа концепции экологически чистой энергетики будущего.

-Отметьте, что разрабатываются проекты по созданию космических энергетических систем – солнечные энергетические спутники и лунная энергетическая система.

При ответе на вопрос используйте информацию дополнительного

76

материала.

Развивая дискуссию, отметьте, что развитие современной энергетики сталкивается с физико-техническими проблемами и экологиче- скимипроблемами,проблемойналичиятопливно-энергетическихресурсов.

Рассматривая физико-технические проблемы, отметьте: факторы ограниченного КПД на парогазовых и газотурбинных установках; приближение к термодинамическим пределам КПД современных электростанций, работающих на органическом топливе; сложности в разработке реакторов третьего поколения; приближение к максимуму показателей энергетической эффективности ГЭС; непостоянство мощности ветроэнергетических установок, влияющее на их использование в составе энергосистемы; низкие экономические показатели теплосиловых солнечных энергетических станций по сравнению с традиционными установками на органическом топливе; сложности в использовании приливной энергии и энергии волн (колебания в выработке энергии, сложная приспособляемость к генерированию электроэнергии промышленной частоты).

Характеризуя имеющиеся и потенциальные экологические проблемы, подчеркните важность экологической безопасности. Укажите на серьезность по величине загрязнения природной среды аварий на предприятиях атомной промышленности, наличие опасности, вызванной попаданием изотопов в окружающую среду в результате работы ядерных реакторов. Обратите внимание на фактор непрерывного повышения эмиссии углекислого газа, образующегося в результате деятельности человека при сжигании органического топлива при производстве тепловой и электрической энергии, что влияет на изменение климата на Земле, а также на загрязнение окружающей среды другими отходами предприятий, работа которых связана со сжиганием топлива, – диоксидом и триоксидом серы, металлами и их соединениями. Отметьте пагубное влияние гидроэнергетических объектов на преобразование природных процессов, в том числе затопление территорий. Покажите опасность для человечества скапливания от-

77

ходов теплоэнергетики: серной кислоты, хлоридов, фосфатов, тяжелых, редкоземельных и радиоактивных веществ. Сообщите о деятельности Всемирной метеорологической организации и Программы ООН по окружающей среде по разработке программ защиты экологии (создание Межправительственной группы экспертов по изменению климата, Рамочная конвенция ООН об изменении климата 1992 г. по стабилизации концентрации парниковых газов, Киотский протокол об обязательствах государств по снижению эмиссии парниковых газов, сценарии по изменению эмиссии парниковых газов и других вредных веществ).

Анализируя проблему наличия топливно-энергетических ресурсов, представьте оценки: доказанных и вероятных запасов нефти, прогнозы добычи нефти; доказанных запасов угля и прогнозы его добычи; ресурсов урана; ресурсов возобновляемых видов энергии (биомассы – энергетические биоплантации, сельскохозяйственные отходы, отходы лесной и деревообрабатывающей промышленности, горные отходы; гидроэнергии; энергии ветра; солнечной энергии; геотермальной энергии – подземные запасы горячей воды и пара, резервуары горячей воды и пара под аномально высоким давлением на большой глубине, тепловая энергия магмы, теплота, аккумулированная сухими горными породами; морской энергии – энергия приливов, волн,течений,градиентсолености,морскаябиомасса,тепловаяэнергияокеана).

3. Проанализируйте содержание «Энергетической стратегии России на период до 2020 года», утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 28 августа 2003 г. № 1234-р и «Энергетической стратегии России на период до 2030 года», утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 13 ноября 2009 го. № 1715-р, программы «Энергоэффективность и развитие энергетики», утвержденной распоряжением Правительства Российской Федерации от 3 апреля 2013 г. № 512-р.

Готовясь к обсуждению вопроса, используйте дополнительный материал. Подчеркните, что принципы энергетического лидерства

78

России включают не только экономические, но и социальные и экологические аспекты.

Раскройте понятие энергетической безопасности России. Объясните, почему Россия подписала, но не ратифицировала Европейскую Энергетическую хартию, какие возможности и какие ограничения она представляет для российской экономики, развития топливноэнергетического комплекса.

ЗАДАНИЯ ДЛЯ САМОПРОВЕРКИ

1. Составьте терминологический словарь, дав определения понятиям: эко-

логическая безопасность, Энергетической стратегии России на период до 2030 года, ресурсы возобновляемых видов энергии, принципы энергетического лидерства, энергетическая безопасность.

2. Соотнесите название документа: а) Киотский протокол;

б) Энергетическая стратегия России на период до 2030 года; в) Энергоэффективность и развитие энергетики;

г) Европейская Энергетическая хартия; д) Рамочная конвенция ООН об изменении климата;

и его характеристику:

А) соглашение, подписанное более чем 180 странами мира об общих прин-

ципах действия стран по проблеме изменения климата, принято на «Саммите Земли» в Рио-де-Жанейро в 1992 г. с действием с 21 марта 1994 г.;

Б) Декларация, подписанная на Конвенции государств, состоявшейся 16– 17 декабря 1991 г. в Гааге, предусматривающая повысить надежность энерго-

снабжения и в максимальной степени обеспечить эффективность производства, преобразования, транспортировки, распределения и использования энергии с тем, чтобы повышать уровень безопасности и сводить к минимуму проблемы окружающей среды;

В) Программа, в соответствии с которой предполагается развитие энергосбережения и повышение энергоэффективности; совершенствование техноло-

гии добычи, транспортировки и повышение глубины переработки углеводородного сырья; развитие использования возобновляемых источников энергии и по-

79