Преминавайки през всеки проводник, той му дава определено количество енергия. В резултат на това проводникът се нагрява. Преносът на енергия се извършва на молекулярно ниво, т.е. електроните взаимодействат с атомите или йоните на проводника и отдават част от енергията си.

В резултат на това йоните и атомите на проводника започват да се движат по-бързо, съответно можем да кажем, че вътрешната енергия се увеличава и се превръща в топлинна енергия.

Това явление се потвърждава от различни експерименти, които показват, че цялата работа, извършена от тока, отива във вътрешната енергия на проводника, която от своя страна се увеличава. След това проводникът започва да го отдава на околните тела под формата на топлина. Тук процесът на пренос на топлина влиза в действие, но самият проводник се нагрява.

Този процес се изчислява по формулата: A=U I t

А е работата, извършена от тока, докато протича през проводника. Можете също така да изчислите количеството отделена топлина в този случай, тъй като тази стойност е равна на работата на тока. Вярно е, че това се отнася само за фиксирани метални проводници, но такива проводници са най-често срещани. По този начин количеството топлина също ще бъде изчислено в същата форма: Q=U I t.

Историята на откриването на феномена

По едно време свойствата на проводник, през който протича електрически ток, са изследвани от много учени. Особено забележителни сред тях бяха англичанинът Джеймс Джаул и руският учен Емил Христианович Ленц. Всеки от тях проведе свои собствени експерименти и те успяха да направят заключение независимо един от друг.

Въз основа на своите изследвания те успяха да изведат закон, който ни позволява да определим количествено топлината, генерирана в резултат на действието на електрически ток върху проводник. Този закон се нарича закон на Джаул-Ленц. Джеймс Джаул го инсталира през 1842 г., а около година по-късно Емил Ленц стига до същото заключение, докато техните изследвания и експерименти по никакъв начин не са свързани помежду си.

Приложение на свойствата на топлинното действие на тока

Изследванията на топлинните ефекти на тока и откриването на закона на Джаул-Ленц позволиха да се направи заключение, което тласна развитието на електротехниката и разшири възможностите за използване на електричество. Най-простият пример за прилагането на тези свойства е обикновена крушка с нажежаема жичка.

Устройството му се крие във факта, че използва конвенционална нишка, изработена от волфрамова тел. Този метал не е избран случайно: той е огнеупорен, има доста високо съпротивление. През този проводник преминава електрически ток и го нагрява, тоест предава енергията си към него.

Енергията на проводника започва да се превръща в топлинна енергия и спиралата се нагрява до такава температура, че започва да свети. Основният недостатък на този дизайн, разбира се, е, че възникват големи загуби на енергия, тъй като само малка част от енергията се превръща в светлина, а останалата част отива в топлина.

За да направите това, в технологията се въвежда такава концепция като ефективност, показваща ефективността на работа и преобразуване на електрическа енергия. Такива понятия като ефективност и топлинен ефект на тока се използват навсякъде, тъй като има огромен брой устройства, базирани на подобен принцип. Това се отнася преди всичко за отоплителни уреди: котли, нагреватели, електрически печки и др.

По правило в конструкциите на изброените устройства има определена метална спирала, която произвежда отопление. В устройствата за отопление на водата тя е изолирана, те установяват баланс между консумираната енергия от мрежата (под формата на електрически ток) и топлообмена с околната среда.

В тази връзка учените са изправени пред трудната задача да намалят енергийните загуби, като основната цел е да се намери най-оптималната и ефективна схема. В този случай топлинният ефект на тока е дори нежелан, тъй като именно той води до загуби на енергия. Най-простият вариант е да се увеличи напрежението по време на предаване на мощност. В резултат на това силата на тока намалява, но това води до намаляване на безопасността на електропроводите.

Друга област на изследване е изборът на проводници, тъй като топлинните загуби и други показатели зависят от свойствата на проводника. От друга страна, различните отоплителни уреди изискват голямо освобождаване на енергия в определена област. За тези цели спиралите се изработват от специални сплави.

За повишаване на защитата и безопасността на електрическите вериги се използват специални предпазители. В случай на прекомерно увеличаване на тока, напречното сечение на проводника в предпазителя не издържа и той се топи, отваряйки веригата, като по този начин я предпазва от претоварване по ток.

Изпратете добрата си работа в базата знания е лесно. Използвайте формата по-долу

Студенти, докторанти, млади учени, които използват базата от знания в обучението и работата си, ще ви бъдат много благодарни.

Въведение

Заключение

Въведение

Уместност. Поради сериозното влошаване на ситуацията в енергетиката, необходимостта от проучване на икономическите и технически показатели на основните производители на електроенергия в региона е един от най-важните екологични проблеми днес.

Топлоелектрическите централи произвеждат електрическа и топлинна енергия за нуждите на националната икономика и комуналните услуги на страната. В зависимост от източника на енергия се разграничават топлоелектрически централи (ТЕЦ), водноелектрически централи (ВЕЦ), атомни електроцентрали (АЕЦ) и др.ТЕЦ включват кондензационни електроцентрали (ТЕЦ) и комбинирани топлоелектрически централи (КТЕЦ) . Държавните районни електроцентрали (GRES), обслужващи големи индустриални и жилищни зони, като правило включват кондензационни електроцентрали, които използват изкопаеми горива и не генерират топлинна енергия заедно с електричеството. Когенераторите също работят на изкопаеми горива, но за разлика от когенераторите, наред с електричеството, произвеждат топла вода и пара за отопление.

Една от основните характеристики на електроцентралите е инсталираната мощност, която е равна на сумата от номиналните мощности на електрически генератори и отоплителни съоръжения. Номиналната мощност е най-високата мощност, при която оборудването може да работи дълго време в съответствие със спецификациите.

Енергийните съоръжения са част от сложна многокомпонентна горивна и енергийна система, състояща се от предприятия за производство на горива, горивопреработвателна промишленост, превозни средства за доставка на гориво от мястото на производство до потребителите, предприятия за преработка на гориво в удобна за потребителя форма и системи за разпределяне на енергия между потребителите. Развитието на горивно-енергийната система оказва решаващо влияние върху нивото на енергоснабдяването на всички отрасли на промишлеността и селското стопанство, както и върху растежа на производителността на труда.

Характеристика на енергийните съоръжения по отношение на тяхното взаимодействие с околната среда, по-специално с атмосферата и хидросферата, е наличието на топлинни емисии. Освобождаването на топлина възниква на всички етапи от преобразуването на химическата енергия на органичното гориво за генериране на електричество, както и при директно използване на топлинна енергия.

Целта на настоящата работа е да се разгледа топлинното въздействие на енергийните съоръжения върху околната среда.

1. Отдаване на топлина от енергийни съоръжения в околната среда

Топлинното замърсяване е вид физическо (обикновено антропогенно) замърсяване на околната среда, характеризиращо се с повишаване на температурата над естественото ниво. Основните източници на топлинно замърсяване са емисиите на нагрети отработени газове и въздух в атмосферата и изхвърлянето на нагряти отпадъчни води във водни тела.

Енергийните съоръжения работят при повишени температури. Интензивното топлинно въздействие може да доведе до развитие на различни деградационни процеси в материалите, от които е изградена конструкцията и в резултат на това до тяхното термично увреждане. Влиянието на температурния фактор се определя не само от стойността на работната температура, но и от характера и динамиката на топлинния ефект. Динамичните топлинни натоварвания могат да бъдат причинени от периодичния характер на технологичния процес, промени в работните параметри по време на пускане в експлоатация и ремонтни работи, както и поради неравномерно разпределение на температурите по повърхността на конструкцията. При изгаряне на всяко органично гориво се образува въглероден диоксид - CO2, който е крайният продукт на реакцията на горене. Въпреки че въглеродният диоксид не е токсичен в обичайния смисъл на думата, масовото му изпускане в атмосферата (само за един ден работа в номинален режим на 2400 MW въглищна топлоелектрическа централа отделя около 22 хиляди тона CO2 в атмосфера) води до промяна в нейния състав. В този случай количеството кислород намалява и условията на топлинния баланс на Земята се променят поради промяна в спектралните характеристики на радиационния топлообмен в повърхностния слой. Това допринася за парниковия ефект.

Освен това горенето е екзотермичен процес, при който свързаната химическа енергия се превръща в топлина. По този начин енергията, базирана на този процес, неизбежно води до "топлинно" замърсяване на атмосферата, променяйки и топлинния баланс на планетата.

Опасно е и така нареченото термично замърсяване на водоемите, което причинява различни смущения в състоянието им. Топлоелектрическите централи произвеждат енергия с помощта на турбини, задвижвани от нагрята пара, а отработената пара се охлажда с вода. Следователно от електроцентралите към резервоарите непрекъснато тече поток вода с температура 8-120C по-висока от температурата на водата в резервоара. Големите ТЕЦ изхвърлят до 90 m3/s загрята вода. Според изчисленията на германски и швейцарски учени възможностите на много големи реки в Европа за отопление с отпадна топлина от електроцентрали вече са изчерпани. Загряването на водата в нито едно място на реката не трябва да надвишава с повече от 30°С максималната температура на речната вода, която се приема за 280°С. От тези условия капацитетът на електроцентралите, построени на големи реки, е ограничен до 35 000 MW. Количеството топлина, отнета с охлаждащата вода на отделните електроцентрали, може да се съди по инсталираните мощности. Средният разход на охлаждаща вода и количеството отведена топлина за 1000 MW мощност са съответно 30 m3/s и 4500 GJ/h за ТЕЦ и 50 m3/s и 7300 GJ/h за АЕЦ с наситени парни турбини със средно налягане. .

През последните години се използва система с водна пара с въздушно охлаждане. В този случай няма загуба на вода, а и е най-екологичен. Такава система обаче не работи при високи средни температури на околната среда. Освен това цената на електроенергията се увеличава значително. Системата за директно водоснабдяване, използваща речна вода, вече не може да осигури необходимото количество вода за охлаждане на ТЕЦ и АЕЦ. Освен това при водоснабдяване с директен поток съществува опасност от неблагоприятни топлинни ефекти „топлинно замърсяване“ и нарушаване на екологичния баланс на естествените резервоари. За да се предотврати това в повечето индустриализирани страни се предприемат мерки за използване на затворени охладителни системи. При водоснабдяване с директен поток охладителните кули се използват частично за охлаждане на циркулираща вода при горещо време.

2. Съвременни представи за топлинните режими на компонентите на околната среда

През последните години все повече се говори и пише за климата. Поради високата гъстота на населението, която се е развила в някои региони на Земята, и особено поради тесните икономически взаимовръзки между регионите и държавите, са показани необичайни метеорологични явления, които обаче не излизат извън нормалния диапазон на колебанията на времето колко чувствително е човечеството към всякакви отклонения.топлинни режими от средните стойности.

Климатичните тенденции, наблюдавани през първата половина на 20-ти век, са поели нова посока, особено в районите на Атлантическия океан, граничещи с Арктика. Тук количеството лед започна да нараства. През последните години се наблюдават и катастрофални засушавания.

Не е ясно до каква степен тези явления са свързани. Във всеки случай те говорят за това колко температурни режими, време и климат могат да се променят в продължение на месеци, години и десетилетия. В сравнение с предишните векове, уязвимостта на човечеството към подобни колебания се е увеличила, тъй като хранителните и водните ресурси са ограничени, а световното население расте, индустриализацията и енергетиката също се развиват.

Променяйки свойствата на земната повърхност и състава на атмосферата, отделяйки топлина в атмосферата и хидросферата в резултат на разрастването на индустрията и стопанската дейност, човекът все повече влияе върху топлинния режим на околната среда, което от своя страна допринася за изменението на климата.

Човешката намеса в природните процеси е достигнала такъв мащаб, че резултатът от човешката дейност е изключително опасен не само за тези райони, където се извършва, но и за климата на Земята.

Промишлените предприятия, които изхвърлят топлинни отпадъци във въздуха или водните тела, отделят течни, газообразни или твърди (прахови) замърсявания в атмосферата, могат да променят местния климат. Ако замърсяването на въздуха продължи да нараства, то ще започне да се отразява и на глобалния климат.

Сухопътният, водният и въздушният транспорт, отделящ изгорели газове, прах и топлинни отпадъци, също може да повлияе на местния климат. Климатът също се влияе от непрекъснатото развитие, което отслабва или спира циркулацията на въздуха и изтичането на местни натрупвания на студен въздух. Замърсяването на морето, например с нефт, влияе върху климата на огромни територии.Мерките, предприети от човека за промяна на облика на земната повърхност, в зависимост от техния мащаб и от климатичната зона, в която се извършват, водят не само на местни или регионални промени, но също така засяга топлинните режими на цели континенти. Такива промени включват например промени в метеорологичните условия, използване на земята, унищожаване или, обратно, засаждане на гори, напояване или дренаж, разораване на девствени земи, създаване на нови резервоари - всичко, което променя топлинния баланс, управлението на водата и разпределението на вятъра върху огромни площи .

Интензивната промяна в температурния режим на околната среда доведе до изчерпване на тяхната флора и фауна, забележимо намаляване на броя на много популации. Животът на животните е тясно свързан с климатичните условия в тяхното местообитание, следователно промяната в температурния режим неизбежно води до промяна във флората и фауната.

Промяната в топлинния режим в резултат на човешката дейност оказва особено силно влияние върху животните, като предизвиква увеличаване на броя на едни, намаляване на други и изчезване на трети. Промените в климатичните условия се отнасят до косвени видове въздействие - промени в условията на живот. По този начин може да се отбележи, че топлинното замърсяване на околната среда с течение на времето може да доведе до необратими последици по отношение на температурните промени и състава на флората и фауната.

3. Разпределение на топлинните емисии в околната среда

Поради голямото количество изгорени изкопаеми горива всяка година в атмосферата се отделя огромно количество въглероден диоксид. Ако всичко остана там, тогава броят му ще се увеличи доста бързо. Съществува обаче мнение, че в действителност въглеродният диоксид се разтваря във водата на океаните и по този начин се отстранява от атмосферата. Океанът съдържа огромно количество от този газ, но 90 процента от него е в дълбоките слоеве, които практически не взаимодействат с атмосферата, и само 10 процента в слоевете близо до повърхността активно участват в газообмена. Интензивността на този обмен, който в крайна сметка определя съдържанието на въглероден диоксид в атмосферата, днес не е напълно разбран, което не позволява да се правят надеждни прогнози. По отношение на допустимото увеличение на газовете в атмосферата учените днес също нямат единно мнение. Във всеки случай трябва да се вземат предвид и факторите, влияещи върху климата в обратна посока. Като например нарастващата запрашеност на атмосферата, която просто понижава температурата на Земята.

В допълнение към топлинните и газови емисии в земната атмосфера, енергийните предприятия имат по-голямо топлинно въздействие върху водните ресурси.

Специална група води, използвани от топлоелектрическите централи, са охлаждащите води, взети от резервоари за охлаждане на повърхностни топлообменници - кондензатори на парни турбини, охладители на вода, масло, газ и въздух. Тези води внасят голямо количество топлина в резервоара. Турбинните кондензатори премахват приблизително две трети от общата топлина, генерирана от изгарянето на гориво, далеч надхвърляйки сбора на топлината, отстранена от други охладени топлообменници. Следователно "топлинното замърсяване" на водните обекти с отпадъчни води от топлоелектрически централи и атомни електроцентрали обикновено се свързва с охлаждането на кондензаторите. Топлата вода се охлажда в охладителни кули. След това нагрятата вода се връща във водната среда. В резултат на изхвърлянето на загрята вода във водни обекти възникват неблагоприятни процеси, водещи до еутрофикация на резервоара, намаляване на концентрацията на разтворен кислород, бързо развитие на водорасли и намаляване на видовото разнообразие на водната фауна. Като пример за такова въздействие на ТЕЦ върху водната среда може да се посочи следното: Допустимите граници за подгряване на водата в естествените водоеми съгласно нормативните документи са: с 30 С през лятото и с 50 С през зимата.

Трябва също да се каже, че топлинното замърсяване също води до промяна в микроклимата. По този начин водата, изпаряваща се от охладителните кули, рязко повишава влажността на околния въздух, което от своя страна води до образуването на мъгли, облаци и др.

Основните потребители на техническа вода консумират около 75% от общото потребление на вода. В същото време тези потребители на вода са основните източници на замърсяване с примеси. При измиване на нагревателните повърхности на котелни агрегати на серийни блокове на топлоелектрически централи с мощност 300 MW се образуват до 1000 m3 разредени разтвори на солна киселина, сода каустик, амоняк, амониеви соли, желязо и други вещества.

През последните години новите технологии, използвани в циркулационното водоснабдяване, позволиха да се намали нуждата на станцията от прясна вода с 40 пъти. Което от своя страна води до намаляване на заустването на промишлени води във водоемите. Но в същото време има и някои недостатъци: в резултат на изпаряването на водата, подадена за грим, съдържанието на сол в тях се увеличава. От съображения за предотвратяване на корозия, образуване на котлен камък и биологична защита, в тези води се въвеждат неприсъщи за природата вещества. В процеса на изхвърляне на водата и атмосферни емисии солите навлизат в атмосферата и повърхностните води. Солите навлизат в атмосферата като част от капкови хидроаерозоли, създавайки специфичен вид замърсяване. овлажняване на околната територия и конструкции, причиняващи заледяване на пътища, корозия на метални конструкции, образуване на проводими навлажнени прахови филми върху елементите на външните разпределителни уредби. Освен това, в резултат на улавяне на капки, се увеличава попълването на циркулиращата вода, което води до увеличаване на разходите за собствените нужди на централата.

Формата на замърсяване на околната среда, свързана с промяна в нейната температура, която възниква в резултат на промишлени емисии на нагрят въздух, отработени газове и вода, напоследък привлича все повече внимание от еколозите. Образуването на така наречения „остров“ от топлина, възникващ над големи индустриални зони, е добре известно. В големите градове средната годишна температура е с 1-2 0C по-висока от тази в околностите. При формирането на топлинен остров роля играят не само антропогенните топлинни емисии, но и промяната в дълговълновия компонент на атмосферния радиационен баланс. Като цяло нестационарността на атмосферните процеси се увеличава над тези територии. В случай на прекомерно развитие на това явление е възможно значително въздействие върху глобалния климат.

Промяната в термичния режим на водните тела по време на изхвърлянето на топли промишлени отпадъчни води може да повлияе на живота на водните организми (живи същества, които живеят във вода). Има случаи, когато изпускането на топли води е създавало термична бариера за рибите по пътя им към местата за хвърляне на хайвера.

Заключение

По този начин отрицателното въздействие на топлинното въздействие на енергийните предприятия върху околната среда се изразява предимно в хидросферата - по време на изхвърлянето на отпадъчни води и в атмосферата - чрез емисии на въглероден диоксид, което допринася за парниковия ефект. В същото време литосферата не стои настрана - съдържащите се в отпадъчните води соли и метали влизат в почвата, разтварят се в нея, което води до промяна в нейния химичен състав. В допълнение, топлинното въздействие върху околната среда води до промяна в температурния режим в района на енергийните предприятия, което от своя страна може да доведе до заледяване на пътища и почви през зимата.

Последствията от отрицателното въздействие на емисиите от енергийните съоръжения върху околната среда вече се усещат днес в много региони на планетата, включително Казахстан, и в бъдеще те заплашват с глобална екологична катастрофа. В тази връзка разработването на мерки за намаляване на топлинните замърсяващи емисии и тяхното практическо прилагане са много актуални, въпреки че често изискват значителни капиталови инвестиции. Последното е основната спирачка за широкото въвеждане в практиката. Въпреки че по принцип много въпроси са решени, това не изключва възможността за тяхното по-нататъшно подобряване. В същото време трябва да се има предвид, че намаляването на топлинните емисии, като правило, води до повишаване на ефективността на електроцентралата.

Топлинното замърсяване може да доведе до тъжни последици. Според Н.М. Сватков, промяната в характеристиките на околната среда (повишаване на температурата на въздуха и промяна на нивото на световния океан) през следващите 100-200 години може да доведе до качествено преструктуриране на околната среда (топене на ледници, повишаване на нивото на световния океан с 65 метра и наводняване на огромни площи земя).

Списък на използваните източници

1. Скалкин Ф.В. и други Енергия и околна среда. - Л .: Енергоиздат, 1981

2. Новиков Ю.В. Опазване на околната среда. - М.: Висше. училище, 1987г

3. Стадницки Г.В. Екология: учебник за ВУЗ. - Санкт Петербург: Химиздат, 2001

4. S.I. Розанов. Обща екология. Санкт Петербург: Издателство Лан, 2003

5. Алисов Н.В., Хорев Б.С. Икономическа и социална география на света. М.:

6. Гардарики, 2001г

7. Chernova N.M., Bylova A.M., Екология. Учебник за педагогически институти, М., Образование, 1988

8. Криксунов Е.А., Пасечник В.В., Сидорин А.П., Екология, М., Издателство Дрофа, 1995 г.

9. Обща биология. Справочни материали, Съставител В. В. Захаров, М., Издателство Дрофа, 1995 г.

Подобни документи

Вещества, замърсяващи атмосферата, техният състав. Плащания за замърсяване на околната среда. Методи за изчисляване на емисиите на замърсители в атмосферата. Характеристики на предприятието като източник на замърсяване на въздуха, изчисляване на емисиите на примера на LOK "Rainbow".

курсова работа, добавена на 19.10.2009 г


Обща характеристика на топлоенергетиката и нейните емисии. Въздействието на предприятията върху атмосферата при използване на твърди, течни горива. Екологични технологии за изгаряне на горива. Въздействие върху атмосферата от използването на природен газ. Опазване на околната среда.

контролна работа, добавена 11/06/2008


Характеристики на екологичната ситуация, възникваща в резултат на икономическата дейност в град Абакан. Оценка на степента на замърсяване на околната среда в резултат на емисиите на токсични продукти от горенето, Изчисляване на екологичните и икономическите щети от пожари.

тест, добавен на 25.06.2011 г


Фактори, влияещи върху замърсяването на околната среда от МПС. Влияние на режимите на шофиране върху емисиите от автомобила. Влияние на климатичните условия върху емисиите. Модел на изменение на концентрацията на олово през годината.

контролна работа, добавена на 05.08.2013 г


Характеристики на индустриите във Волгоград и техния принос към влошаването на околната среда. Естеството на вредното въздействие на емисиите върху хората. Канцерогенен риск за общественото здраве от емисиите в атмосферата на АО "Волгоградски алуминий".

курсова работа, добавена на 27.08.2009 г


Оценка на въздействието на промишлените съоръжения върху околната среда на Казахстан. Спецификата на замърсяването в резултат на работата на топлоелектрическите централи. Анализ на промените в геоекологичните условия на околната среда под въздействието на ТЕЦ.

дисертация, добавена на 07.07.2015 г


Значението на почистването на емисиите от топлоелектрическите централи в атмосферата. Токсични вещества в горивото и димните газове. Преобразуване на вредни емисии от ТЕЦ в атмосферния въздух. Видове и характеристики на пепелоуловители. Обработка на серни горива преди изгаряне.

курсова работа, добавена на 05.01.2014 г


Нарушаване на околната среда в резултат на човешка дейност. Изменение на климата, замърсяване на атмосферата и хидросферата, деградация на земните ресурси, парников ефект. Начини за предотвратяване на глобална климатична и екологична катастрофа.

резюме, добавено на 12/08/2009


Фактори, влияещи върху ефективността на функционирането и развитието на железопътния транспорт. Въздействието на съоръженията на железопътния транспорт върху околната среда, интегрални характеристики за оценка на нейното ниво и определяне на екологичната безопасност.

презентация, добавена на 15.01.2012 г


Социално-политически и еколого-икономически аспекти на проблема за опазване на околната среда. Глобални екологични проблеми, признаци на нарастваща криза. Замърсяване на земята и почвата в резултат на антропогенно въздействие. Нарушаване на земята и рекултивация.

пожар вреда околната среда човек

Всеки пожар е опасно социално явление, което причинява материални щети, вреди на живота и здравето на хората.

В условията на развитие на пожар човек може да бъде в смъртна опасност поради следните причини:

• 1) топлинни ефекти върху тялото;
• 2) образуване на въглероден окис и други токсични газове;
• 3) липса на кислород.

Задача 1. Теоретичен въпрос

Текстът трябва да бъде написан на стегнат, технически грамотен език, всички използвани материали трябва да бъдат цитирани в текста. В края на заданието се дава списък на използваната литература. Общият обем на отговора на теоретичната задача трябва да бъде минимум 5 печатни страници.

Маса 1.

Термичен ефект върху човешкото тяло

Важно е да се има предвид, че директен топлинен ефект върху жив организъм по време на пожар е възможен само когато човек, който е в пълно съзнание, не е в състояние да се защити или не е в състояние да предприеме никакви противодействия, тъй като е в безсъзнание. Възприемането на болката като предупредителен импулс за термично увреждане на повърхността на тялото (например образуване на мехури) зависи от интензивността на топлинния поток и времето на неговото излагане. Бързо изгарящи материали с висока калоричност (като памук, целулозни ацетати, полиакрилонитрилни влакна и др.) оставят малко време между усещането за болка (предупредителен сигнал) и увреждането на повърхността на тялото.

Щетите, причинени от топлинно излъчване, се характеризират със следните данни:

Загряване до 60 °С. Еритема (зачервяване на кожата).

Загряване до 70 °С. Везикация (образуване на мехури).

Загряване до 100 °С. Разрушаване на кожата с частично запазване на капилярите.

Нагряване над 100 °C. Мускулно изгаряне.

Откриването на такива косвени топлинни въздействия означава, че тялото е било на определено разстояние от мястото на активното горене и е било изложено на неговите вторични прояви - нагряване от поглъщането на лъчиста енергия и пренос на топлина от нагрят въздух.

За повечето хора смърт от CO се постига при 60% концентрация на карбоксихемоглобин в кръвта. При 0,2% CO във въздуха са необходими 12-35 минути в огън, за да се образува 50% карбоксихемоглобин. При тези условия човекът започва да се задушава и не може да координира движенията си и губи съзнание. При 1% CO са необходими само 2,5-7 минути, за да се достигне същата концентрация на карбоксихемоглобин, а при излагане на концентрация от 5% CO са необходими само 0,5-1,5 минути. Децата са по-засегнати от въглеродния окис, отколкото възрастните. Двойно дълбоко вдишване на 2% CO в газова смес води до загуба на съзнание и смърт в рамките на две минути.

Количеството въглероден оксид, абсорбиран в кръвта, се определя, в допълнение към концентрацията на CO, от следните фактори:

• 1) скоростта на вдишване на газ (с увеличаване на скоростта се увеличава количеството на абсорбирания CO);
• 2) естеството на дейността или нейния дефицит, което причинява нуждата от кислород и по този начин усвояването на въглероден оксид;
• 3) индивидуална чувствителност към действието на газа.

Ако кръвният тест на жертвата показва минималното количество CO2, което е довело до смърт, това може да означава продължително излагане на относително ниски концентрации на газ при условия на малък тлеещ процес на горене. От друга страна, ако се открие много висока концентрация на CO в кръвта, това показва по-кратка експозиция с много по-висока концентрация на газ, отделен при условия на силен пожар.

Непълното изгаряне допринася за образуването, заедно с въглеродния окис, на различни токсични и дразнещи газове. Доминиращият токсичен газ по отношение на опасността е парата на циановодородната киселина, която се образува при разлагането на много полимери. Пример за това са полиуретаните, присъстващи в много покрития, бои, лакове; полутвърд пенополиуретан, приложим във всякакви мебелни драперии; твърда полиуретанова пяна, използвана като изолация за тавани и стени. Други материали, съдържащи азот в молекулната си структура, също образуват циановодород и азотен диоксид при разлагане и изгаряне. Тези продукти са изработени от косми, вълна, найлон, коприна, урея, акрилонитрилни полимери.

За да се определи причината за смъртта в случай, че съдържанието на CO в кръвта се оказа ниско и няма други причини, е необходимо да се анализира кръвта за наличие на циановодород (HC). Присъствието му във въздуха в количество от 0,01% причинява смърт в рамките на няколко десетки минути. Циановодородът може да се задържи дълго време в напоения остатък. Изследовател на пожар, който иска да усети наличието на запалими течности, може да не открие смъртоносните концентрации на HCL, които намаляват чувствителността на носа към миризми.

Други токсични газове, като двуазотен оксид и азотен оксид, също се произвеждат по време на изгарянето на азотсъдържащи полимери. Хлорсъдържащите полимери, главно поливинилхлорид (RUS, PVC), образуват хлороводород - много токсичен газ, който при контакт с вода, подобно на хлора, под формата на солна киселина, причинява силна корозия на метални елементи.

Полимери, съдържащи сяра, сулфонови полиестери и вулканизиран каучук - образуват серен диоксид, сероводород и карбонилсулфид. Карбонилсулфидът е много по-токсичен от въглеродния окис. Полистиролите, често използвани като опаковъчни материали, във фитинги за разсейване на светлина и др., образуват стиренов мономер по време на разлагане и горене, който също е токсичен продукт.

Всички полимери и нефтопродукти по време на развито горене могат да образуват алдехиди (формалдехид, акролеин), които имат силно дразнещо действие върху дихателната система на живия организъм.

Намаляването на концентрацията на кислород в атмосферата под 15% (об.) Затруднява, до пълно спиране, обмена на газ в белодробните алвеоли. При намаляване на съдържанието на кислород от 21% до 15% мускулната активност се отслабва (кислородно гладуване). При концентрации от 14% до 10% кислород съзнанието все още се запазва, но способността за ориентация в околната среда намалява и предпазливостта се губи. По-нататъшното намаляване на концентрацията от 10% на 6% кислород води до колапс (пълен срив), но с помощта на чист въздух или кислород състоянието може да бъде предотвратено.

Добре известно е, че температурните промени могат да имат значително влияние върху механичните свойства на материалите. Следователно в задачите на термомеханиката при наличие на температурни градиенти е необходимо да се вземе предвид температурната нееднородност. В някои случаи дори разлика от няколко градуса води до значителна промяна в механичните характеристики (замръзнали почви, някои полимери). В същото време има материали, при които настъпва забележима промяна в свойствата при наличие на температурни градиенти от няколкостотин градуса (скали, метали и др.). В работата са дадени някои експериментални данни за влиянието на температурата върху механичните свойства на металите и сплавите. По-долу разглеждаме примери за температурните зависимости на механичните характеристики на метали, скали и бетони, както и методи за тяхното сближаване.

Метали и сплави. На фиг. 1.2 показва зависимостта на модула на еластичност, границата на провлачване и якостта на опън на алуминиевата сплав от температурата. 11а фиг. 1.3 показва зависимостта на якостта на опън от температурата за различни конструкционни стомани.

Ориз. 1.2.Влиянието на температурата върху модула на еластичност Д,граница на провлачване st g и якост на опън и валуминиева сплав 2024-TK

Ориз. 1.3.

Графиките, показани на фиг. 1.2 и 1.3 показват, че в интервала между стайна температура и температура от приблизително 200-300 ° C, всички механични характеристики се променят относително малко, а понякога якостта на опън в този интервал се увеличава. От около 200-300°C се наблюдава значително намаляване както на якостните, така и на деформационните свойства на металите. Понижаването на температурата за много стомани води до увеличаване на границата на провлачване и якостта на опън. Когато температурата падне до около -200 ° C, якостта на опън на стоманите почти се удвоява, а границата на провлачване се увеличава повече от три пъти, приближавайки се до якостта на опън. В много случаи се наблюдава крехко счупване при ниски температури.

Почви и скали. Проведени са множество изследвания за изследване на влиянието на температурата върху механичните свойства на почвите и скалите.

Изследването на естеството на промяната на модула на Юнг в почвите (глината) в случай на едноосно напрегнато състояние при различни температури [211] показа, че тази основна характеристика на деформация на почвите намалява с повишаване на температурата. Резултатите от съответните експерименти са показани на фиг. 1.4.

Подобни изследвания са проведени за скали, но за случая на триаксиално компресиране и при много по-високи температури, тъй като при относително ниски температури скалите (например базалт) практически не променят своите еластични свойства. Съответните зависимости са показани на фиг. 1.5. Тук, както и в предишния случай, с повишаване на температурата настъпва много значително намаляване на стойността на модула на еластичност. Например при гранит модулът на Юнг при стайна температура е почти три пъти по-голям, отколкото при 800°C. При базалта тази разлика е още по-голяма. Резултатите от получените експериментални изследвания могат да бъдат апроксимирани с достатъчна точност с помощта на проста зависимост

където E 0- модул на еластичност на ненагрят материал; 5 - емпиричен коефициент. На фиг. Фигури 1.4 и 1.5 (за гранит) показват приблизителните зависимости (1.22). Вижда се, че съответствието с експерименталните данни е доста добро. За свръхтвърди скали като базалт съотношението (1.22) може да бъде донякъде прецизирано:

Ориз. 1.4.

Ориз. 1.5.

Тъй като характерът на температурните зависимости на модула на еластичност на почвите и скалите е в много отношения подобен на зависимостите на механичните характеристики на металите и сплавите, показани на фиг. 1.2, 1.3, тогава отношения като (1.22) и (1.23) също могат да се използват за приближаване на последното.

Бетон. В работата е дадена информация за механичните и топлофизичните характеристики на бетони с различни състави, предназначени за работа при условия на излагане на повишени и високи температури. 11а фиг. 1.6 показва зависимостите на модула на еластичност на топлоустойчивите бетони от температурата в диапазона 50-1000 ° C, изграден въз основа на табличните данни, дадени в работата. Може да се види, че с повишаване на температурата модулът на еластичност обикновено намалява и при температура, близка до 1000 ° C, модулът на еластичност за някои бетонови състави намалява с фактор десет или повече (криви 2 и 3). За някои бетони в температурния диапазон 70–300°C има известно увеличение на модула на еластичност (криви 3 и 4).

Ориз. 1.6.Температурни зависимости на модула на еластичност на бетони с различни състави (Е 0- начален модул на еластичност)

Като се има предвид доста сложният и неравномерен характер на промяната на модула на еластичност с температура за различни бетони, е трудно да се приближат разглежданите зависимости с една относително проста формула. Един от начините за приближаване на такива зависимости може да бъде полиномна функция

Изразът (1.24) има две предимства. Първият е възможността за постигане на необходимата точност с ниска степен на полинома (N= 2, 3), втората - при наличието на стандартни процедури за определяне на коефициентите на апроксимиращия полином по метода на най-малките квадрати, което улеснява автоматизирането на тази процедура.

При решаване на задачи с температурни полета принудителните (температурни) деформации, включени във физическите зависимости (1.12), (1.13), се изчисляват по формулата

където и т -коефициент на линейно термично разширение, обикновено зависим от температурата.

На фиг. 1.7 показва зависимостите a ,(T)за някои бетонови композиции. Различните температурни диапазони за различните криви се определят от границите на приложимост на един или друг бетон. Трябва да се обърне внимание на значителната зависимост на коефициента на линейно топлинно разширение от температурата. В този случай, в случай на краткотрайно нагряване с повишаване на температурата, коеф a tнамалява монотонно и когато температурата достигне 1000°C, стойността му е няколко пъти по-малка от тази при нормална температура. При продължително нагряване a tс повишаване на температурата тя първо се увеличава, а след това монотонно намалява. Очевидно при големи температурни градиенти е необходимо да се вземе предвид зависимостта на този коефициент от температурата.

Ориз. 1.7.Пристрастяване a tбетон по температура: плътна линия - при краткотрайно нагряване; пунктирана линия - при продължително нагряване

За апроксимиране на функциите a, (7) в случай на тяхното монотонно изменение могат да се използват зависимости от типа (1.22) или (1.23), а за функциите, показани с пунктирана линия на фиг. 1.7, може да се използва полином от тип (1.24).

Както беше отбелязано по-горе, ако разпределението на температурата в тялото е неравномерно, тогава в съответния температурен диапазон механичните свойства на тялото са функции на координатите, т.е. тялото става нехомогенно по своите еластични и пластични свойства.

За да определим тази нехомогенност, която нарекохме индиректна, първо трябва да решим гранична задача за топлинното уравнение

където Х-коефициент на топлопроводимост; с -специфична топлина; p - плътност; W-интензивност на топлинните източници на единица обем. По този начин функциите на нееднородността се определят от формулата

където под Есе отнася до всяка механична характеристика на материал. Трябва също да се отбележи, че в някои случаи е необходимо да се вземе предвид термичната нехомогенност, например зависимостта на CG). На фиг. 1.8, според работата са дадени съответните графики за бетони с различни състави. Вижда се, че за повечето марки бетон коефициентът на топлопроводимост е близо до постоянна стойност или е слабо нарастваща функция (криви 2-4). Въпреки това, в някои случаи този коефициент може да намалее значително с повишаване на температурата (крива 1).

Ориз. 1.8.

Очевидно функция от типа (1.22) може да се използва за апроксимиране на такава зависимост.

Както се отбелязва в работата, ефектът на температурното поле може да причини нехомогенност от два вида: а) съществуваща по време на действието на температурата; б) оставаща след отстраняване на температурата, ако последната е била толкова висока, че е довела до структурни промени в материала.

Въздействие на стреса. Термичните процедури с достатъчна сила, особено ваната, имат стресиращ ефект върху човешкото тяло. Ако го използвате разумно, можете да активирате защитните сили и да укрепите тялото. И така, една умерена баня разтърсва, обновява, тонизира човешкия организъм. Ето защо излизате от банята в страхотно настроение. Особено възрастните хора се нуждаят от такова физиологично разтърсване. Това значително ще активира тялото им, ще поддържа жизненост и сила до дълбока старост.

На кожата. Излагането на топлина (както и на студ) върху кожата означава:
а) въздействие върху най-големия орган в човешкото тяло. Кожата е около 1,5 mg тъкан, 20% от общото тегло на човек;

б) въздействие върху естествените защитни сили. Нашата кожа е „предната линия на защита“ на човешкото тяло. Влиза в директен контакт с околната среда. Той предпазва нашите съдове, нерви, жлези, вътрешни органи от студ и прегряване, от увреждане и микроби. Кожата съдържа веществото лизозим, което е пагубно за много бактерии;

в) въздействие върху дихателната и водоотделителната функция на кожата. Кожата диша, което означава, че помага на белите дробове. Чрез него се отделя вода, която улеснява работата на бъбреците. С негова помощ се освобождаваме от токсините;

г) въздействие върху мастните жлези. Мастните жлези имат изход навън под формата на пори, смазващи кожата ни с тънък слой специална емулсия, която я омекотява, предпазва от изсушаване, придава еластичност, стегнатост и блясък. Ако мастните жлези функционират лошо, тогава кожата страда, а тялото страда с нея;

д) защита срещу инфекции. Човешкото тяло в борбата с инфекцията е в състояние да произвежда антитела - антидот, който не само убива бактериите, но и дезинфекцира отделяните от тях отрови. Тази защита продължава да работи дори когато се възстановите. Така възниква имунитетът към болестите - имунитет, в чието формиране, както показват последните изследвания, кожата участва най-активно. Но кожата може да направи това само когато е чиста и здрава. Чистата, здрава кожа противодейства на постоянната агресия на микробите. Заразяването през кожата е възможно само когато тя е замърсена. Изследванията на учените са показали, че микроорганизмите върху чиста кожа бързо умират;

д) образуване на замърсявания по кожата. Наскоро датски микробиолози откриха прахови акари с диаметър само 30 микрона, които се хранят с мъртви кожни частици и причиняват форма на астма. Смесвайки се с потта, постоянно отделящ себум и люспи от мъртвия рогов слой, тези прахови частици образуват това, което наричаме мръсотия. Мръсната кожа губи еластичност, става беззащитна. Възпалението, нагнояването най-често се причинява от стафилококи;

ж) причини за кожни заболявания. Много кожни заболявания са причините за освобождаването на токсични вещества от тялото отвътре навън. Така тялото се бори с натрупаните в него отровни вещества, ако отделителните органи не могат да се справят. Ето защо, за да не действа топлината на ваната върху кожата като „прахосмукачка“, чрез която се отстранява токсичното съдържание на тялото, извършете предварително почистване на всички най-важни системи на тялото - червата, черния дроб, течността медии;

з) прочистване. Силната приятна топлина (баня), като никой друг хигиенен продукт, отваря и старателно почиства всички пори на тялото, премахва мръсотията. Нежно премахва остарелите, мъртви клетки от горния слой на кожата. Полезно е да се знае, че само за един ден човек средно умира и се възстановява една двадесета от клетките на кожата. Така влажната топлина на ваната спомага за самообновяването на кожата;

и) бактерициден ефект на топлина. Топлината на сауната и ваната има бактерициден ефект. Топлината и микробите по човешкото тяло загиват при това;

й) козметичен ефект. Горещите и мокри процедури ви позволяват да увеличите притока на кръв, да тренирате съдовете, съседни на кожата. От това кожата изглежда не само по-привлекателна, но и нейните физиологични свойства също се подобряват. Тя не се страхува от температурни промени. В допълнение, нейната тактилна способност се увеличава.

Насищане на тялото с влага и топлина. Една от характеристиките на феномена на живота е постоянната борба на тялото за поддържане на оптималното количество влага и топлина. Съдете сами: тридневен човешки плод е 97% вода, възрастен е почти две трети от теглото си, а възрастен човек е още по-малко. Възрастен при нормални условия издишва около 25,5 g вода за 1 час (това е около 600 g на ден). С годините всеки човек губи вода и топлина, а с тях си отива и жизнеността. Процедурата с мокра баня позволява на човешкото тяло да попълни и двете. В резултат на това жизнените прояви в човешкото тяло се възстановяват. Това е особено полезно за възрастни и възрастни хора.

Влияние върху кръвообращението като цяло. Както вече казахме, топлината силно стимулира процесите на кръвообращението в тялото. Основната циркулираща течност в тялото е кръвта. Поради това се активира дейността на сърцето, кръвта бързо циркулира през тялото, напоявайки всички органи и системи без изключение. Ето защо простото загряване помага просто и ефективно да се отървете от застояла кръв. Здравето, устойчивостта на организма към външни и вътрешни неблагоприятни фактори до голяма степен зависят от обмена на кръв. И с възрастта кръвообращението има тенденция да намалява. И така, след изследване на обмена на кръв при 500 души беше установено, че средно при 18-годишните 25 cm3 кръв преминава през 1,5 cm3 мускули. До 25-годишна възраст количеството кръв, циркулираща в мускулите, намалява почти наполовина. Кръвоснабдяването на мускулите е особено намалено при тези, които водят неактивен начин на живот. Особено ценно е, че в резултат на нагряване на тялото се задвижва резервна кръв, от която човек има 1 литър (от 5-6 литра). Резервната кръв, богата на ценни хранителни вещества, осигурява отлично хранене на клетките на тялото. В началото на загряването на тялото кръвното налягане леко се повишава. И след това - поради разширяването на кръвоносните съдове - намалява.

Влияние на топлината върху капилярната циркулация. Ако вземем предвид кръвоносната система, тогава 80% от цялата циркулираща кръв в тялото е в капилярите. Общата дължина на капилярите е около 100 хиляди километра. Капилярната система е вид съдов скелет, който напоява всяка клетка на нашето тяло. Във всеки лошо функциониращ орган, като правило, има спазъм на капилярите, тяхното разширяване или стесняване. Всеки болестен процес е преди всичко нарушение на капилярното кръвообращение. Топлината на банята засилва процесите на кръвообращението в тялото, отпуска спазмите в тъканите и органите, което спомага за възстановяване на нормалното кръвообращение и следователно възстановява функционирането на даден орган или тъкан.

Влияние на топлината върху кръвната картина. Академик И. Р. Тарханов доказа, че след процедурата за баня се увеличава броят на червените кръвни клетки и хемоглобинът. Последните изследвания потвърдиха това откритие. Под въздействието на банната процедура се увеличава и броят на левкоцитите - белите кръвни клетки, участващи в имунната защита на организма.

Ефект на топлината върху сърцето. Под въздействието на топлината на банната процедура се активира работата на сърдечния мускул. Силата на нейните контракции се увеличава. Редовната парна баня води до трениращ ефект на сърдечния мускул. Това е потвърдено експериментално. На група мъже на възраст 30-40 години е предложен тест за определяне на работата на сърдечния мускул - да се изкачат възможно най-бързо без асансьор до 12-ия етаж. Бяха записани времето, прекарано в това изкачване, сърдечната честота и дишането, както и времето за възстановяване на тези показатели. След това всички участници в експеримента бяха разделени на две групи. Едната група започва да бяга два пъти седмично, другата посещава банята същия брой пъти седмично, където се използват контрастни ефекти: четири или пет посещения в парната баня за 5-7 минути, последвани от обливане със студ (12-15 ° C) вода в продължение на 20-40 s и 1-2 min топла (35-37°C). Между всяко влизане в парната почивайте 5-7 минути. Три месеца по-късно контролният тест беше повторен (изкачване до 12-ия "етаж без асансьор). При тези, които са ходили на джогинг, и тези, които са си направили парна баня, положителните промени се оказват приблизително еднакви. Всички участници в експеримента значително намалиха времето за изкачване, като в същото време представителите на двете групи показаха по-благоприятна реакция на сърдечно-съдовата и дихателната система. Но това, което е много важно, времето за възстановяване на функциите е намаляло драстично, особено за тези, които са посетили банята.

Ефект на топлината върху метаболизма. Трудността на преноса на топлина от тялото причинява активността на кръвообращението. Повишеното кръвообращение от своя страна води до повишаване на телесната температура. Повишаването на температурата влияе върху увеличаването на активността на редокс ензимите в клетките. В резултат на това в организма се активират окислителни процеси. Ускореното кръвообращение, освобождаването на резервно количество и повишаването на хемоглобина в него позволяват да се достави повече кислород до клетките. Това от своя страна стимулира процесите на окисление на веществата. Така процедурата за вана повишава метаболизма с около една трета. Хранителните вещества се усвояват по-добре, токсините се окисляват и изхвърлят от тялото. Активността на ензимите, повишеният метаболизъм водят до факта, че човек има здравословен апетит. Това ви позволява да нормализирате много отклонения в работата на храносмилането, да увеличите смилаемостта на хранителните вещества.

Влияние на топлината върху дихателната функция. Ваната идеално стимулира дишането. Горещият овлажнен въздух влияе върху ларинкса и лигавиците на носа. Тъй като засиленият метаболизъм по време на горещините изисква кислород, дишането става по-бързо, по-дълбоко, а това от своя страна подобрява въздухообмена в белодробните алвеоли. Вентилацията на белите дробове в сравнение с показателите преди банята се увеличава повече от два пъти и половина. След топлината на банята се диша по-добре, защото порите на кожата се почистват, токсичните вещества се отстраняват от кръвта и кръвообращението се подобрява. След процедурата за баня консумацията на кислород се увеличава средно с една трета.

Влияние на топлината върху ендокринните жлези. Подобряването на кръвоснабдяването, обмяната на веществата и дишането, отстраняването на токсините в резултат на банята стимулира жлезите с вътрешна секреция, в резултат на което дейността на органите и системите на тялото се регулира и координира по-добре.

Подобряване на психическото състояние на човек. Когато човешкото тяло подобри функционирането си в резултат на горните действия на топлината, тогава човек се чувства комфортно. Това води до факта, че сега нищо не дразни човека и той психологически си почива. Освен това топлината на банята облекчава умората, която постепенно се натрупва до края на седмицата. Млечната киселина се отделя от мускулите с потта, което засилва чувството на умора. Топлината на банята, затопляйки кожата, мускулите, различни тъкани и органи, предизвиква приятна релаксация. Релаксацията и загряването са основното нещо, което е необходимо за благоприятно възстановяване на жизнеността. Всичко това създава окрилено, оптимистично настроение. Когато тялото е отпуснато и няма скованост, настъпва здрав, спокоен сън.

Парна баня и повишена зрителна острота. Топлината е една от функциите на жизнения принцип „жлъчка“, който контролира освен храносмилането и функцията на зрението. Ето защо не е изненадващо, че в резултат на използването на парна баня функцията на зрението се подобрява при човек. Учените в своите изследвания на процедурата за баня само потвърдиха тази разпоредба на Аюрведа.

Треска и инфекции. Прагът на температурна чувствителност на редица патогенни микроби е под прага на температурите, които клетките на човешкото тяло могат да понесат. Поради това повишаването на температурата (сауна, парна баня) се използва широко за лечение на редица инфекциозни заболявания.

Въз основа на материалите на книгата на G.P. Малахов "Основи на здравето"