· web viewcentrálna téma projektov je „zničíme sa sami“. naša skupina sa rozhodla...
TRANSCRIPT
Vynálezy, ktoré nás ničiaJakub Otajovič
Max KarelMartin Kotovský
Adam Novák
Racers – kvinta 2010Hlavný konzultant:Pavol Kubinec – Fyzika Vedľajší konzultanti:Katarína Hricová – ChémiaBarbora Ulrichová – Dejepis
Čestne vyhlasujeme, že sme na projekte pracovali v súlade s etickými a právnymi zásadami.
......................... ......................... ......................... .........................Max Karel Jakub Otajovič Adam Novák Martin Kotovský
ÚvodCentrálna téma projektov je „Zničíme sa sami“. Naša skupina sa rozhodla bližšie
rozpracovať tému „Vynálezy, ktoré nás ničia“. Budeme sa snažiť rozobrať túto tému
z hľadiska vynálezov, ktoré boli určené pomáhať, ale za cenu vedľajších účinkov,
ktoré nab nás majú zhubný vplyv.
Historický vývoj zbraní
ÚvodZbrane. Myslím si, že zbrane patria medzi najstaršie a najničivejšie vynálezy
v dejinách ľudstva, práve preto sme sa rozhodli ich do nášho projektu zaradiť. Zbrane
sú všade okolo anás, a v rôznych podobách, dokonca aj malé deti sa hrajú
s maketami osobných zbraní. Prečo? Názory sú rôzne. Kôli túžbe ľudí po zisku za
každú cenu, alebo je dôvodom tzv. „prirodzená ľudská nenávisť“? To však pre náš
projekt momentálne nie je dôležité. Pravdepodobne najničivejšou z nich je atómová
bomba. Ale aby sme pochopili prečo sú zbrane také ničivé, musíme sa o nich
dozvedieť viac. Preto vám v tomto projekte prinášame stručný historický prehľad
vývoja a používania zbraní v rôznych obdobiach a podrobnejšie si popíšeme niektoré
zbrane, ktoré boli v danom období najdokonalejšie.
PravekZa zbrane by sa v praveku dali považovať vtedajšie kamenné nástroje. Hovorím
nástroje preto, lebo boli určené najmä k lovu zvery a k obrane pred šelmami. Napr.:
pästné kliny, oštepy, kamenné sekery a díky. Prvé takéto nástroje vyrábal už homo
habilis (človek zručný) ale homo erectus (človek vzpriamený) ich pozdvihol na novú
úroveň tým, že pri ich výrobe používal novú metódu-brúsenie. Dokonca existujú aj
dohady, že si pri ich výrobe napomáhal ohňom. Najviac používaným materiálom tej
doby bol pazúrik.
Starovek (3000 p.n.l.-476 n.l.)V staroveku sa výroba zbraní vyvíja najmä v tom, že sa začínajú používať kovy
a rôzne , v praveku vynalezené, nástroje sa začínajú upravovať a používať v boji na
zabijanie ľudí. Na dialku boli používané najmä oštepy, luky a šípy v Číne sa
používajú aj prvé kuše , na boj nablízko sú používané: sekery, prvé meče, píky,
palcáty, dýky atď.
Luky a šípyLuk a šípy sme sem zaradili preto, lebo sa jedná o najrozšírenejšiu strelnú zbraň
v staroveku a stredoveku. Archeológovia považujú za vznik luku obdobie 280 000 -
40 000 pred našim letopočtom. Luk sa používal najprv na lov ale potom aj na súboje.
Šípy tvorí na jednej strane hrot a druhá časť je operená (kôli zlepšeniu
aerodynamických vlastností). Hrot sa najprv v praveku vyrábal z oštiepka, neskôr
začiatkom staroveku z bronzu a v staroveku zo železa. Jazdci na koni mali menší luk
v porovnaní s tými, ktoré využívali pešiaci . V období cca 7 rokov pred našim
letopočtom bola dĺžka šípu cca 80 cm a hrúbka cca 10 mm. Slovanskí bojovníci
používali luky z dĺžkou 1,5 m – 1,9 m. Stred lučiska bol zosilnený a spravidla omotaný
motúzom. Na koncoch lučiska boli vyrobené zárezy, ktoré slúžili na upevnenie tetivy.
V tej dobe mohol lukostrelec zasiahnuť cieľ na vzdialenosť cca 200 m. Používali sa aj
zápalné šípy, ktoré boli tupé a taktiež otrávené šípy.
KušaPodľa historických dokumentov sú začiatky prvého použitia kuše na európskom
kontinente sa pravdepodobne viažu k začiatkom nášho letopočtu. Archeologické
nálezy, pochádzajúce z Číny (súčiastky spúšťových mechanizmov kuší zhotovených
z bronzu), podávajú dôkazy o tom, že kuša sa používala už pred niekoľkými
storočiami pred našim letopočtom. Od začiatku nášho letopočtu sa postupne začali
používať kuše jednak vo vojnových konfliktoch a jednak i pri love zveri. Cirkev v roku
1139 zakázal používať kušu v boji proti veriacim
(počas vojen ho však nikto nerešpektoval). Kuša
bola v 12. storočí rozšírenou vojenskou zbraňou.
Až do 15. storočia sa stala najúčinnejšou ručnou
strelnou zbraňou, ktorá na väčšiu vzdialenosť ako
luk dokázala spoľahlivo likvidovať protivníka bez
ohľadu na to, či mal na sebe alebo nemal pancier
a krúžkovú košeľu. Kušou bolo možné pomerne
ľahké preraziť aj štít a za ním smrteľne poraniť
protivníka. Používali ju nielen pešiaci, ale aj jazdci
na koňoch. Kuša priniesla aj niektoré zmeny do taktiky boja. Streľbou z kuší a lukov,
pred novovekom, keď sa ešte nepoužívali palné zbrane, sa spravidla začínal útok na
protivníka. Potom sa v rozvinutom boji používali bodné a sečné zbrane (napr. sekery,
meče, píky) Jazdci používali kušu tak, že pred nastúpenými radmi protivníka z určitej
vzdialenosti vystreľovali naňho šípy. Po vystrelení sa vracali späť, aby znova
s natiahnutými kušami mohli streľbu zopakovať. Takúto taktiku boja bolo možné
uplatniť len pri využití väčšieho dostrelu šípov vystrelených z kuší. Uvedený spôsob
útoku sa v niektorých armádach udržal a praktizoval aj dlho potom, keď už existovali
ručné strelné palné zbrane. Kuša umožňovala strelcovi vystreliť šíp aj keď ležal na
zemi, čo pri luku nebolo možné.Tento fakt umožňoval, aby sa strelec skryl a využil
moment prekvapenia. V porovnaní s lukom bola streľba pomalšia, pretože strelec
potreboval viac času na napnutie lučiska. Ako uvádzajú niektorí odborníci, tento
nedostatok vyvážil väčšie účinky kuše na zasiahnutých objektoch a možnosť strieľať
nimi aj z ležiacej polohy. Kuša sa skladá s lučiska, tetivy, sochy, spúšťacieho
zariadenia, strmeňa, úväzu lučiska k soche a operného kolíku.
Kuša bola významnou strelnou zbraňou i pri love zveri. Aj tu v porovnaní
s lukom mala viacej výhod. Predovšetkým kušu bolo možné natiahnuť ešte skôr ako
mala byť použitá na streľbu. Natiahnutá kuša neunavovala strelca, preto mohol
čakať na vhodný okamih, v ktorom bolo možné zver bezpečne zasiahnuť. Dlho držať
napnutý luk bolo pre lukostrelca oveľa namáhavejšie, a preto často strieľal nepresne.
Navyše kušu mohol pri love zveri použiť aj menej fyzicky zdatný lovec, pretože si ju
mohol natiahnuť pomocou napínacieho zariadenia. Pri love zveri v bujnej vegetácii sa
lovec s kušou mohol ľahšie pohybovať a výstrel nepotreboval veľký priestor.Výstrel z
kuše sprevádza zvukový efekt iba malej intenzity. Táto vlastnosť lukov a kuší
umožňovala strelcovi opakovať streľbu bez toho, aby živý nezasiahnutý objekt
spozoroval prvý výstrel a zareagoval naň. Šípy vystrelené z kuše sú schopné
dosiahnuť niekoľkonásobne vyššiu kinetickú energiu ako šípy vystrelené z luku. Je to
preto, lebo kuše majú lučiská do ktorých možno nahromadiť vyššiu energiu. Tieto
vlastnosti šípov kuší sa využívali v bojových konfliktoch pri prerážaní brnenia
protivníkov, štítov, ale aj pri ničení vzdialenejších cieľov, kde streľba z lukov už bola
málo účinná.
Stredovek
V stredoveku sa používajú podobné zbrane ako v staroveku, len s určitími
úpravami.
NovovekV novoveku sa prestávajú používať zbrane na boj zblízka a začínajú sa používať
prevažne zbrane na boj nadiaľku, fungujúce s pomocou streľného prachu. Meče majú
už iba obradnú, či ozdobnú funkciu.
Streľný prach (strelivina)Objavenie zmesi nazývanej pušný prach dodnes nie je objasnený. Kedy, kde a
už vôbec nie kto prvý namiešal pušný prach. Vieme, že za objaviteľov sa vyhlásilo
niekoľko ľudí. Ale ani jeden výskum nepriniesol definitívnu odpoveď. Existujú isté
všeobecne známe teórie, že streľný prach pochádza z Číny. Prvý záznam o použití
streľného prachu je vojenský záznam Alexandra Macedónskeho, kde spomína akési
„ohnivé strely“. Ale sú aj teórie, že strelný prach vynašiel františkán Roger Bacon
v Oxforde, Albert Mangus z Kolína nad Rýnom alebo nemecký mních Berthold
Schwartz. No s istotou sa dá tvrdiť len to, že čierny pušný prach objavili niekedy v
polovici 13. storočia v niektorej neznámej alchymistickej dielni. A jedná sa o zlúčeninu
Objav pušného prachu a jeho explozívnych účinkov dávajúcich strele pohybovú
energiu, princíp ktorý sa dodnes používa, podmienili vznik a vývoj strelných palných
zbraní.
Moderné dejinyV období moderných dejín je zaznamenaný obrovský nárast vývoja zbraní,
najmä kôli 1. a 2. svetovej vojne a studenej vojne. Počas tohoto obdobia už nie je
nemožné zabiť tisíce ľudí na opačnom konci zemegule.
Bojové plyny(Používané najmä počas 1. Svetovej vojny) Nemecko nepredpokladalo, že prvá
svetová vojna bude veľmi dlhá, preto malo malú zásobu zbraní. Ale aj napriek tomu
začalo koncom roku 1914 hľadať možnosti rýchlej výroby delostreleckých nábojov.
Keďže sa výroba výbušnín nedala zúžiť na jeden deň, začala nemecká vláda skúmať
možnosť použitia nevýbušného materiálu. Počas skúmania ich napadlo použiť proti
nepriateľovi nebezpečné chemikálie. Prvý nápad, vymeniť tesnenie za dráždivú
chemikáliu, stroskotal pri jeho prvom použití v Neuve Chapelle 27. októbra 1914.
Ďalší nápad bol plniť liatinové náboje xylylbromidom (slzným plynom). Profesor
Haber, riaditeľ Ústavu cisára Wilhelma pre fyzikálnu chémiu v Dahleme navrhol, aby
sa slzný plyn stlačil do valcov aby sa uvoľnil v smere vetra. Tieto náboje boli po prvý
raz použité proti ruskej armáde pri Bolimove 31. januára 1915 kde sa neosvedčili,
pretože plyn v nábojoch v tuhej zime zamrzol a nedal sa použiť. Ďalší pokus o ich
použitie v bitke proti Britskej armáde v Nieuporte v marci 1915 zlyhal. Tieto dva
pokusy neboli ohlásené a preto si verejnosť myslí, že prvé použitie slzného plynu
bolo v Yprese 22.apríla 1915. Pozdĺž 6 kilometrov frontu bolo rozmiestnených 5 730
valcov, ktoré obsahovali 168 ton chlórového plynu. Po ich odpálení vzniklo obrovské
mračno plynu a to spôsobilo 8 kilometrovú trhlinu v línii nepriateľských vojsk. Keďže
útočníci neboli pripravení na svoj úspech a nemali rezervy pripravené vrhnúť sa
dopredu, táto trhlina bola znovu zaplnená vojskami. Po tomto útoku začali všetky
bojujúce strany vyvíjať, vyrábať a dovážať útočné plyny na front.
Počas celej vojny sa testovalo okolo 3 000 látok, z ktorých bolo len 38
označených za schopné použitia a asi 12 látok sa použilo vo veľkom.Plyny použité v
tejto vojne môžeme rozdeliť do 5 skupín: látky vyvolávajúce slzenie napr.slznýplyn
(bromobenzyl kyanid), dusivé látky poškodzujúce pľúca napr. chlór, otravné látky
napr. fosgen, kýchavé bojové látky, ktoré dráždia dýchacie ústroje napr. difenyl
chlórarzén, pľuzgierotvorné otravné látky dichlórethyl (horčičný plyn)Niektoré plyny
majú dobu účinku len niekoľko sekúnd, iné niekoľko mesiacov.Na to, aby bola
dosiahnutá maximálna účinnosť týchto zbraní, sa musela zaplaviť určitá oblasť
vysokou koncentráciou plynu, ktorá zneškodní nepriateľov. Preto Britská armáda pre
tento účel vyvinuli granátomet Livens. Po stovkách ich zakopávali do zeme, potom sa
elektricky opálili a to spôsobilo odpálenie veľkého množstva granátov. Jeho prvé
použitie pri Arrase 9. apríla 1917 spôsobilo vyše 100 mŕtvych mužov a ďalších 500
mužov museli hospitalizovať. Nemci po ukoristení vzorky granátometu Livens vyvinuli
jemu podobný granátomet. Keďže Nemci mali oveľa vyspelejší chemický priemysel
ako ostatné bojujúce frakcie, vyskúšali ako prví účinok kýchavých bojových látok a
pľuzgierotvorných otravných látok. Horčičný plyn, použitý 12. júla 1917 v oblasti
Ypres, spôsobil početné obete na strane Britov. Boli veľké preto, lebo tento plyn bol
pre nich neznámou látkou so slabým zápachom a minimálnym okamžitým účinkom.
Vojakom po kontakte s týmto plynom, sa vytvorili po 12-tich hodinách pľuzgiere,
oslepli a mali vážne poškodené pľúca. Kýchavé bojové plyny mali slabé účinky, keď
boli použité ako samostatná bojová látka. Preto sa používal spolu s niektorými
ďalšími toxickým plynmi. Nebol to naozajstný plyn, ale obsahoval drobné pevné časti,
ktoré boli schopné preniknúť cez plynové masky nepriateľov. Účinky týchto častíc
prinútili vojakov zložiť si masku, aby mohli kýchať, prípadne zvracať. Po zložení
masky vdýchli toxický plyn a následne zomreli. Napriek tomu, že sa používal veľmi
často, mal menej ako tretinu percenta podielu na obetiach vojny. Nevýhoda tohto
plynu a nielen jeho, ale aj iných, bola, že vojaci sa po prepustení z nemocnice
okamžite uzdravili. Tieto jednoduché plyny mali najväčší úspech v zaplavení
nemocníc a evakuačných služieb, čo spôsobilo zaťaženie celého zásobovacieho
systému.
Ich ďalší vývoj je nám známy tým, že Liga národov vydala Ženevský protokol,
ktorý odsudzoval použitie plynu a bakteriologických zbraní. Protokol podpísalo 40
štátov, okrem USA, Japonska a niekoľkých štátov. Po vypuknutí 2. svetovej vojny
rešpektovali tento Protokol a nepoužili žiadne plyny a iné toxické zbrane. Ale aj tak
mali v zásobe nejaké zbrane, ktoré nepoužili nielen preto, že podpísali Protokol, ale
aj kôli strachu z prípadnej hrozby nepriateľských zbraní podobného typu. Nakoniec
sa ukázalo, že Nemci mali mali podobnú zbraň pripravenú. Nepoužili tiúto zbraň tiež
preto, lebo boli presvedčení, že Briti mali rovnaký typ zbrane ako oni a taktiež preto,
lebo nemali ešte vyvinutú protilátku. Touto krutou zbraňou bol nový typ útočného
plynu, nazvaný nervový plyn, ktorý útočil na nervový systém a spôsoboval takmer
okamžitú a bolestivú smrť. Bol objavený v roku 1936 pri výskume organických látok,
vedený doktorom Gebhardom Schraderom. Pri testoch jedného z veľkého množstva
látok dokázali jeho silné smrtiace účinky aj na ľuďoch. Nasledoval ďalší vývoj a táto
látka bola nazvaná tabun. Pokračovalo sa vo výskume a boli objavené nové látky:
sarin a soman. Keďže ich výroba bola komplikovaná, neopustili laboratória do konca
vojny. Na základe týchto výsledkov nemeckých laboratórii z mnohých výskumov
začali víťazné mocnosti vytvárať nové vlastné programy s nervovými plynmi. Odvtedy
je všetko, čo akýmkoľvek spôsobom súvisí s vývojom nervových plynov, utajené.
TankPočas začiatku 1. svetovej vojny vznikla na západnom fronte tzv. patová situácia:
začala sa zákopová vojna. Straty na obidvoch stranách boli obrovské. Preto sa
vtedajšia Britská vláda rozhodla vyrobiť tajnú zbraň- vozidlo, ktoré by odolalo
intenzívnej palbe, prekonalo ťažký terén
a zároveň zabilo čo najväčší počet
nepriateľských vojakov. Už v roku 1915
preto Britská vláda vyskúšala prvý prototyp
tanku: „Little Willie“. Ten mal však problémy
s terénom. Preto neskôr vyrobili lepší
prototyp. Stroj mal typický kosodlžníkový
tvar, pásy obiehali celý trup dookola. Výzbroj nebola vo veži, ako pri dnešných
tankoch, pretože by to príliš zvyšovalo ťažisko. Namiesto toho boli guľomety vo
výstupkoch umiestnených na bokoch. Stroj pôvodne označovali ako loď súše. Podľa
konštruktéra ho tiež volali Wilsonov stroj, ale aj stonožka. Názov tank sa vžil
náhodou. Pri prevoze do Francúzska totiž kvôli utajeniu nové zbrane označovali ako
nádrže na vodu, čiže tanky. Debut na bojisku mali tanky 15. septembra 1916 počas
bitky na Somme. Vývojári si predstavovali masový útok stoviek obrnencov, ktorý
podlomí morálku protivníka. Velenie však chcelo tanky vyskúšať čo najskôr, a tak ich
do útoku vyslalo ledva 50, aj to v menších skupinkách. Stroje trpeli poruchami, preto
sa ich do boja nakoniec zapojilo iba 35. Ich prítomnosť šokovala nemeckých vojakov,
efekt však bol minimálny. Britská pechota totiž nevedela s obrnencami
spolupracovať. Predčasné nasadenie tankov tiež Nemcom umožnilo vypracovať
taktiku boja proti tankom.emecko preto rýchlo vynaliezlo protitankovú muníciu pre
delostrelectvo. Zákopová vojna tak trvala ešte dva roky. Avšak hlavné je, že tanky sa
bežne a často používajú dodnes a spôsobujú obrovské straty pozemným jednotkám.
Kalashnikov (AK-47)AK-47 je snáď najznámejšou a najrozšírenenejšou zbraňou na svete. Jedná sa
o útočnú pušku, používajúcu náboje ráže 7, 62mm X 39. Príbeh tejto zbrane sa začal
15. Júla 1943 kedy Sovietsky zväz prezentoval ukoristený exemplár zbrane MP-43
a zásobník. V súvislosti s touto udalostou vrchný dizajnér Nikolay Elizarov spolu
s vrchným konštruktérom Pavlom
Ryazanovom vytvorili prvý
sovietsky zásobník. Potom bola
vyhlásená súťaž, ktorej sa
účastnilo 15 dizajnérov,
o vytvorenie zbrane pre tieto
zásobníky. Zúčastnil sa jej aj
Mikhail Kalashnikov, ktorý
prezentoval svoju prvú zbraň roku 1946, ale bola odmietnutá. Tak teda poprosil
svojho kamaráta Vladimira Deikiho , zručného konštruktéra , o pomoc s prerobením
zbrane. Druhá puška už zožala oveľa väčší úspech, ako prvá a v roku 1949 bola
uvedená do hromadnej výroby. Čoskoro sa stala štandartnou výbavou nielen
sovietskej armády, ale aj všetkých armád štátov Varšavskej zmluvy. Existujú dokonca
údaje, že sa jej vyrobilo okolo 30 miliónov kusov. Kôli jej nízkej cene, ľahkej
dostupnosti a spoľahlivosti je AK-47 obľúbenou zbraňou teroristických hnutí
a dokonca aj americkej armády . Má prepínateľné režimy palby.
Atómová Bomba
Atómová bomba všeobecneJadrové zbrane sú najničivejšie zbrane aké doteraz človek vymyslel a to nielen
preto že jej sila je asi milión krát väčšia ako sila TNT (Trinitrotoluén) ale aj pre jej
dlhotrvajúce kontaminačné účinky - rádioaktivitu. Musím však podotknúť, že sila
spútaná v jadrách atómu nám aj pomáha vytvárať až 16% celosvetovej spotreby
elektrickej energie.
Po výbuchu jadrovej zbrane nastanú tri paralelné javy:
Teplo: Tento jav nastáva hneď po výbuchu, a v jeho centre môže teplota
dosiahnuť až niekoľko miliónov stupňov. To znamená, že sa kamene v blízkej
vzdialenosti roztopia a následne vyparia a vo vzdialenosti 40km od epicentra výbuchu
sa môžu vyskytovať popáleniny.
Tlaková vlna: Nastáva tiež hneď po detonácií a trvá asi 20s, pri
najsilnejších typoch atómových bômb a je efektívny v okruhu niekoľkých kilometrov a
tlak v centre výbuchu je 100 000 atmosfér. by pôsobil, ak by na Zemi bolo také
hlboké more, v hĺbke asi 1000km pod vodou. Na rozdiel od iných trhavín kde je doba
trvania tlakovej vlny asi 0,01sekundy. Tlak 100 000 atmosfér by pôsobil, ak by na
Zemi bolo také hlboké more, v hĺbke asi 1000km pod vodou. Tlak spôsobuje útvar v
podobe hríbu ktorý je zložený z prachu.
Radiácia: Tento jav je špeciálny pre jadrové zbrane. Radiácia nastáva
keď sa nestabilné jadrá snažia dostať do stabilnejšej podoby vyžarovaním častíc.
Poznáme tri druhy žiarenia α(alfa), β(beta), a γ(gama). V prípade, že žiarenie narazí
do jadra bunky, kde sa nachádza DNA dokáže ho pozmeniť. To znamená, že
zasiahnutá oblasť bude ešte dlho neobývateľná a ľudia, ktorý boli silne ožiarený budú
mať veľkú pravdepodobnosť, že dostanú rakovinu.
Práve pre veľkú energiu uvoľňujúcu sa z rozpadajúce ho sa jadra uránu a dlhodobé
následky rádioaktivity je jadrová zbraň jedným z najhorších vynálezov ľudstva.
Vznik jadrovej zbraneVývoj jadrových zbraní začal keď O.
Hahn a F. Straßmann prišli na to že jadro
uránu ostreľované neutrónmi sa rozpadá a
časť väzbovej energie, viažucej protóny a
neutróny v jadre, sa mení na teplo. Szilárd a
Fermi zas prišli na to, že pri dostatočnom
množstve uránu je možné vyvolať reťazovú reakciu, teda domino efekt. Mnohí vedci
si tento fakt uvedomovali a preto Einstein a Szilárd, v roku 1939 napísali vtedajšiemu
americkému prezidentovi Rooseweltovi list v ktorom písali o hroziacom nebezpečí zo
strany fašistického Nemecka ale aj o možnosti využitia tejto energie na nevojenský
účel. V roku 1942 bol uvedený do funkčnosti prvý jadrový reaktor, v rámci prísne
tajného projektu Manhattan, ktorý zostrojili domáci aj prisťahovaní vedci v USA. Išlo o
reaktor s veľmi jednoduchou konštrukciou a prvou človekom riadenou jadrovou
reakciou na svete. Reaktor sa nachádzal pod tribúnou futbalového štadióna
Chicagskej univerzity. Vývoj reaktoru sa konal pod najvyšším utajením a hlavným
účelom výskumu bolo vytvorenie atómovej bomby. Prvú atómovú bombu vytvorili o 3
roky neskôr teda v 1945, za vedenia Fermiho a Opennhaimera. Hneď nato ju aj
vyskúšali v Novom Mexiku. 6. a 9. Augusta 1945 zhodili atómovú bombu na Hirošimu
a Nagasaki.
Hirošima a NagasakiPotom čo Japonsko odmietlo kapituláciu od USA sa Američania rozhodli použiť
ich dlho pripravovanú zbraň, atómovú bombu. 6. Augusta dopadla prvá z dvoch bômb
na Hirošimu.
Z letiska na ostrove Tinian dňa 6. Augusta 1945 vyštartovalo viacero
bombardovacích lietadiel. Všetky, až na jedno niesli 28 000 kilogramov paliva.
Jediné lietadlo, Enola Gay malo o 1,5 tony paliva menej. Z toho dôvodu, že niesla
prvú zhodenú atómovú bombu na svete. Volala sa Little Boy. Išlo o atómovú bombu
na báze uránu.
Piloti lietadla Enola Gay mali určené tri primárne ciele: Hirošima, Kokura
a Nagasaki. Konkrétny cieľ sa vyberal podľa lokálnych podmienok nad jednotlivými
cieľmi.
Ako prvé vyleteli z letiska tri bombardéry, zisťovať meteorologické podmienky.
Asi o hodinu vyštartoval z letiska na ostrove Tinian bombardér Enola Gay.
Neskôr nad ostrovom Iwo Jima utvorila formáciu s ďalšími dvoma bombardérmi a
vyrazili na smer ostrov Šikoku. Asi tri hodiny potom priletel bombardér s Little Boy k
Hirošime a bol spozorovaný. V meste bol vyhlásený letecký poplach, aj keď sa
domnievali, že ide len o prieskumné účely. O trinásť minút na to bola vypustená
atómová bomba na Hirošimu. Formácia troch bombardérov vykonala okamžitý obrat
o 60 stupňov a čo najrýchlejšie sa snažili dostať preč zo zóny výbuchu. Dve minúty
po vypustení bomby začala vnútri bomby prebiehať jadrová reakcia.
O 30 sekúnd vybuchla nad mestom Hirošima prvá atómová bomba na svete,
Little Boy. V ten deň zahynulo v Hirošime 240 000 ľudí.
O tri dni neskôr Američania vypustili druhú atómovú bombu, Fat Man, na mesto
Nagasaki. Opäť z letiska na ostrove Tinian, vyletel bombardér, ktorý niesol 5-tonovú,
tentoraz plutóniovú bombu. Opäť boli na výber rôzne ciele.
Tentoraz bol primárnym cieľom mesto Kokura a tým druhým
Nagasaki. Konečný cieľ opäť vyberali podľa počasia nad
danými mestami. Tak ako aj pred troma dňami, vyleteli ešte
pred lietadlom nesúcim atómovú bombu, dve lietadlá, ktoré
mali zistiť aktuálny stav atmosféry. Keďže bola nad hlavným
cieľom veľmi veľká oblačnosť, lietadlo s jadrovou zbraňou
dostalo príkaz zhodiť bombu na mesto Nagasaki. 11 hodín po
štarte bola vypustená bomba a po výbuchu okamžite zahynulo v meste 73 000 ľudí.
Na následky výbuchu ďalších 25 000.
Len pre zaujímavosť, výbuchu tejto atómovej bomby by sa rovnalo výbuch 21
kilo ton výbušniny TNT (Trinitrotulén).
Jadro atómuAby sme poriadne pochopili javy vnútri v atómovej bombe treba sa pozrieť na
zloženie atómového jadra. Jadro je zložené z nukleónov, ktorých počet vyjadruje
nukleónové číslo A. Nukleóny sú neutróny, ktorých počet vyjadruje neutrónové číslo
N a protóny, ktorých počet vyjadruje protónové číslo Z. Preto môžeme povedať, že
A=Z+N. Keďže atómy sa veľkosťou nedajú porovnávať s ničím v našom okom
viditeľnom svete a ani pre nich neplatia mnohé zákony klasickej mechaniky, bolo
treba vyvinúť nový fyzikálny odbor, kvantovú fyziku. Tak napríklad jadro je 100 000-
krát menšie ako celý atóm, ktorý má polomer 10 -10m. To znamená, že keby sme mali
orech (r = 2cm), predstavujúci jadro atómu, elektrónový obal by musel mať polomer
200m. V jadre je paradoxne umiestnená takmer celá hmotnosť atómu. Veď protón je
1840-krát ťažší ako elektrón a neutrón je iba o trochu ťažší ako protón. Na rozmery
atómov prišiel Rutherford, v roku 1910, keď strieľal na veľmi tenkú zlatú fóliu alfa
častice, ktoré, ako sa neskôr zistilo, sú jadrá hélia.
Alfa častice sú kladne
nabité a preto boli od jadra
odpudzované pod istým
uhlom. Tento pokus sa
musel odohrávať vo
vzduchoprázdnej komore
aby sa zamedzilo rozptylu
α častíc na jadrách
vzduchu a zlatá fólia bola
použitá pretože sa s nej
dala urobiť veľmi tenká
fólia, tým pádom sa
zamedzilo rozptylu α častíc viacerých jadrách. Rutherford potom pozoroval koľko
častíc sa odklonilo pod istým uhlom a podľa toho vypočítal veľkosť atómového jadra.
Keďže protóny sú veľmi blízko pri sebe mali by sa odtláčať a jadra zložitejších prvkov
ako vodík by nemali existovať. Našťastie v jadrách pôsobí silná jadrová sila ktorá síce
pôsobí na veľmi krátku vzdialenosť ale je o to silnejšia ako elektrická odpudivá sila.
Nestabilné (rádioaktívne) jadráRádioaktivitu jadra prvý krát pozoroval v roku 1896 Becquerel. Tento jav skúmali
aj manželia Curieovci objavili ďalšie nestabilné prvky a to rádium a polónium, na
nešťastie zomreli práve na následky rádioaktivity. V roku 1902 Ernest Rutherford
spolu s Soddym zistili, že rádioaktivita je samovoľná premena jadier atómov.
V jadre pôsobiaca SJS ktorá
zväzuje blízke častice. Na tomto
obrázku vidíme ako sa červené
protóny odtláčajú elektrickou
odpudivou silou a zároveň priťahujú
najbližšie častice silnou jadrovou
silou (SJS). Toto platí aj pre neutróny
až nato, že sa navzájom neodtláčajú.
Odpudivá sila protónov v jadre
sa dá vypočítať ako Fod=k ∙Q 1∙Q 2
r2 . Kde Q je náboj, r je vzdialenosť medzi protónmi a
k je konštanta. To znamená, že čím je viac protónov tým je aj väčšia odpudivá sila.
SJS je priamoúmerná počtu častíc v dosahu silnej jadrovej sily. Aby bola
dosiahnutá čo najväčšia SJS je potreba aby boli v jadre atómu správne rozložené
častice.
Jadro sa rozpadne vtedy, keď SJS je menšia ako Fe Stabilitu jadra vieme aj
porovnávať. A to tak, že vydelíme celkovú hodnotu väzbovej energie v jadre počtom
nukleónov a vyjde nám koľko väzbovej energii prilieha jednému nukleónu, teda Ev/A.
ŽiarenieRádioaktívne žiarenie sa skladá z troch zložiek:
Alfa žiarenie: sú to jadrá hélia, to znamená, že sú kladne nabité. Majú
veľkú hmotnosť oproti ostatným druhom žiarenia a pri prenikaním látky sa veľmi
rýchlo zastavia. Na zastavenie jadra hélia úplne stačí tenký list papiera pretože pri
odrážaní sa od jadier atómov veľmi rýchlo stráca energiu a jeho dolet vo vzduchu je
iba niekoľko centimetrov. Ak atóm vyžiari alfa časticu, teda jadro hélia, posunie sa
prvok v periodickej tabuľke chemických prvkov o dve miesta vľavo a jeho nukleónové
číslo zmenší o štyri.
Beta žiarenie: sú to elektróny, teda sú záporne nabité. Rozlišujeme dva
druhy beta žiarenie. Žiarenie β- je, keď sa po rozpade neutrónu vyžiari elektrón(e -),
ale protón sa usídli v jadre. To znamená, že sa prvok zmení, posunie sa v periodickej
tabuľke prvkov o jedno miesto doprava a zmenia sa jeho základné vlastnosti. β+ je
keď sa protón rozpadne na neutrón a vyžiari sa pozitrón (e+) a jeden neutrón sa usadí
v jadre. Beta žiarenie vieme zastaviť tenkým hliníkovým plechom.
Gama žiarenie: je to prúd fotónov s vysokou energiou. Gama žiarenie je
neutrálne. Gama žiarenie je možné zastaviť pomocou oloveného bloku s veľkou
hrúbkou ale úplne odtieniť sa však nedá. Je
sprievodným javom alfa aj beta žiarenia, teda
keď sa z jadra niečo vyžiari, jadro je veľmi
krátky čas v excitovanom stave. Pri návrate do
pôvodného stavu vyžiari isté svetelné kvantum,
teda gama žiarenie.
Skutočnosť, že častice sú rôzne nabité,
zobrazuje aj takzvaný Geigerov-Müllerov
počítač. Jedná sa o všetky tri druhy žiarenia
(α,β,γ), ktoré kolmo vstupujú do magnetického
pola. Všetky tri zložky rádioaktívneho žiarenia
sa správajú rozlične. α žiarenie sa odkláňa na záporne nabitú stranu, β žiarenie sa
odkláňa na kladne nabitú a keďže γ žiarenie nie je elektricky nabité sa vôbec
neodchyľuje.
Rádioaktívne žiarenie je nebezpečné pre živé organizmy, kvôli jeho schopnosti
rozkladať molekuly a privádzať atómy do excitovaného stavu, práve preto sa volá aj
ionizačné žiarenie. Ak žiarenie zasiahne a poškodí DNA, naše telo je schopné opraviť
niektoré škody na genetickom kóde. Je totiž zvyknuté na malé dávky radiácie, ktoré
boli na Zemi od jej vzniku. Napríklad v zemskom jadre prebiehajú jadrové reakcie
uránu, a vzniknuté teplo zohrieva Zemeguľu. Ak by tieto reakcie neprebiehali, Zem by
dávno vychladla, zmizlo by jej magnetické pole, ktoré chráni našu atmosféru pred
slnečným vetrom.
Ak naše telo dostane väčšiu dávku žiarenia než na akú je zvyknuté, poškodí sa
genetický kód natoľko, že sa bunky začnú nekontrolovateľne deliť a toto ochorenie
nazývame rakovina. Pri extrémnych prípadoch takisto môže dôjsť k tomu, že
ionizačné žiarenie zmení aj celkovú stavbu živého organizmu.
Hmotnostný úbytok a väzbová energiaPráve vďaka hmotnostnému úbytku získame z atómovej elektrárne omnoho viac
energie ako z tepelnej alebo inej elektrárne. Jadrová energia je oveľa účinnejšia ako
bežné chemické reakcie. Napríklad z piatich gramov obohateného uránu sa získa
toľko energie, ako zo spálenia 400 kg čierneho uhlia alebo 640 kg dreva.
Zaujímavé je, že keď spočítame hmotnosti neutrónov a protónov v jadre a
porovnáme ich so skutočnou hmotnosťou jadra atómu zistíme, že hmotnosť jadra je
menšia ako vypočítaná. Rozdiel týchto hmotností nazývame hmotnostný úbytok(B j).
Väzbová energia je daná vzťahom E v=B j ∙ c2, kde Ev je väzbová energia a c je
rýchlosť svetla.
Väzbová energia je energia, ktorú treba dodať jadru aby sa rozpadlo na protóny
a neutróny, prípadne na iné jadrá, alebo energia, ktorú získame ak sa jadro
rozpadne.
Jadrové reakcieJadrové reakcie sú základ fungovania atómovej bomby aj atómovej elektrárne. V
týchto reakciách sa používajú len niektoré prvky. Sú to prvky nestabilné. Najčastejšie
sa používajú urán a plutónium. Existujú ale dva druhy uránu. Urán s nukleónovým
číslom 238 (stabilnejší) a 235 (nestabilnejší). Práve kvôli tomu, že pre urán s A=235
je väčšia pravdepodobnosť, že sa ho podarí rozbiť, sa používa práve on v jadrových
bombách. Ale v prírode sa ho vyskytuje len 0.1 %.
Jadrová reakcia prebieha tak, že do jadra reaktantu narazí neutrón. Neutrón
preto, lebo pri bežných rýchlostiach by elektrón nedokázal jadro rozbiť, lebo je príliš
ľahký a v reaktore alebo bombe nie je dostatok miesta pre urýchľovač častíc, ktorý by
dokázal elektrón zrýchliť natoľko, aby dokázal rozbiť jadro. Protón sa nepoužíva pre
jeho kladný náboj. Bol by odtláčaný protónmi v jadre, a preto by sa do neho
nedokázal trafiť. Jedine neutrón je dosť ťažký nato, aby vyvinul potrebnú rýchlosť na
rozbitie jadra a je bez náboja, teda na neho nebude vplývať nijaká elektrická
odpudivá sila.
Po náraze neutrónu do jadra uránu, prebehne
jadrová reakcia. Urán sa rozbije na dva ďalšie prvky
a na ďalšie neutróny. Vďaka tomu, že vzniknú aj
ďalšie neutróny, začne prebiehať takzvaný domino
efekt. Znamená to, že neutróny z rozbitého uránu
narazia do ďalších jadier uránu a tak to pokračuje
kým sa neminú jadrá uránu. To, na aké ďalšie prvky
sa Urán rozpadne, sa nedá predpovedať, ale z
pozorovania vedci zistili, že sú to prvky väčšinou s
nukleónovými číslami okolo A=140 a A=90. Niekedy
sa môže stať, že sa neutrón netrafí, alebo sa po
náraze jadro uránu nerozpadne.
Jeden z produktov jadrovej reakcie je energia. Spôsobuje ho vyššie spomínaný
hmotnostný úbytok. Hmotnostný úbytok tu je ale o niečo iný ako hmotnostný úbytok v
jadre. Keď spočítame hmotnosti produktov jadrovej reakcie, zistíme, že hmotnosť
produktov sa nerovná hmotnosti reaktantov. Táto hmotnosť sa spotreboval na
väzbovú energiu produktov. Ostatná energia sa uvoľnila. To je zdroj tej obrovskej
energie, o ktorej sa hovorí v súvislosti s jadrovou bombou a elektrárňou.
Jednou z najčastejšou z mnohých reakcií je, keď z rozbitého uránu vznikne
bárium, kryptón a 3 neutróny.
Vedeckým zápisom: 1n 235U 144Ba* + 89Kr* + 3 (1n)
Ďalšou možnou reakciou, je vznik stroncia, xenónu a piatich neutrónov.
Vedeckým zápisom 1n + 235U 91Sr* + 140Xe*
Priebeh v jadrovej bombeV jadrovej bombe sa nachádzajú dva a viac systémov s podkritickým množstvom
nestabilného prvku. Aby bomba
explodovala, je nutné, aby sa podkritické
množstvá priblížili. Na vytvorenie jadrovej
bomby treba asi 10 až 20 Kg uránu.
V starších typoch mali iba dve
pologule podkritických množstiev v
modernejších dokážu zostaviť bombu z
viacerých častí, vedia dosiahnuť väčší
účinok.
Po priblížení podkritických množstiev
prebieha jadrová reakcia, uvoľnuje sa
teplo a narastá tlak. Práve preto musí
mať bomba silný plášť, aby sa v nej dokázalo nahromadiť dostatočné teplo. V
prípade, že bomba je obalená kobaltovým plášťom, po výbuchu, ožiarený a silne
rádioaktívny kobalt sa roznesie do okolia a napácha silné škody.
Účinky jadrovej bomby podrobnejšieAko sme už spomínali skôr, jadrová bomba má omnoho ničivejšie následky ako
akákoľvek iná výbušnina. Existuje ale ešte bomba s ničivejšími následkami ako
jadrová bomba. Volá sa vodíková bomba. Takáto vodíková bomba, ak je dobre
mierená, dokáže zničiť obrovské mestá aj s predmestiami a miliónmi obyvateľov.
Pre dosiahnutie ešte ničivejšieho účinku, sa plášť atómovej bomby vyrába
z rádioaktívneho kobaltu, ktorého polčas rozpadu je 5,3 rokov. Pri explózii sa jemne
rozpráši do okolia a teda oblasť zasiahnutá kobaltom bude ešte v ďalších rokoch
neobývateľná.
Pri zhadzovaní prvých atómových bômb ešte neboli vyvinuté technológie nato,
aby bomba vybuchla až pri dopade na zem, takže bomba musela vybuchnúť nad
povrchom. Teraz sú však už vyvinuté technológie nato, aby bomba vybuchla až pri
dopade na zem. V takom prípade by sa dá počítať s krátermi s priemerom až 1,5
kilometra a hĺbkou 70-90 metrov. Výbuch bomby pri dopade by spôsobil aj sto
miliónov ton vyhodenej zeminy. To by znamenalo, že by sme mohli pozorovať účinky
podobné výbuchu sopky alebo zemetraseniu. Potom v zasiahnutej oblasti vzniknú
rozsiahle požiare s teplotou až 500 stupňov Celzia.
ReakcieChemické reakcie sú premeny reaktantov na produkty pri ktorom staré väzby
zanikajú a nové vznikajú. Skoro všetky chemické reakcie sú sprevádzané zmenou
energie. Tá sa môže počas reakcie uvoľniť alebo naopak treba ju dodať (v rôznej
forme napr. na elektrickú, svetelnú a vo väčšine prípadov tepelnú energiu). Zmena
energie v reakcii ja dôsledkom rozdielu medzi energiou štiepenia a tvorby väzieb.
V tejto kapitole sa budeme viac venovať takzvaným endotermickým
a exotermickým reakciám ktoré prebiehajú hlavne v motoroch aut. Pri nich sa vytvára
tepelné energia. Presnejšie pri exotermickej sa teplo do okolia uvoľňuje a pri
endotermických sa z okolia teplo príma.
Takže od základov :
Reakčná entalpia Alebo reakčné teplo je množstvo tepelnej energie , ktorá sa uvoľňuje alebo
spotrebuje pri chemickej reakcii. Označujeme ju písmenom H a vyjadrujeme
v jednotkách kJ.mol-1. Je to rozdiel medzi celkovou entalpiou reaktantov a celkovou
entalpiou produktov. Zmena entalpie zapisujeme na konci rovnice ktorá vyjadruje
danú reakciu a meria sa pomocou kalorimetra. Táto je spôsobená vytváraním
a štiepením väzieb počas reakcie.
Väzbová energia Je mierou pevnosti kovalentnej väzby medzi dvoma atómami. Je to energia
ktorá musí byť dodaná, aby došlo k rozštiepeniu väzieb a ktorá sa uvoľňuje pri ich
vzniku. Rozdiely v týchto silách vytvárajú energetické zmeny v priebehu reakcie.
Termochemické rovniceV termochemických rovniciach sa uvádza hodnota reakčného tepla a skupenský
stav rektantov a produktov. Skupenstvo treba uvádzať lebo hodnota reakčného tepla
je pre tú istú látku v rôznom skupenstve odlišná. Napríklad reakciou vodíka
s kyslíkom môže vzniknúť vodná para alebo kvapalná voda. Vodná para má vyššiu
entelapiu ako voda tej istej teploty. Označenie stavu reaktantov a produktov
v termochemických rovniciach:
s (soulidus)- látka je v tuhom skupenstve
l (liquidus)- látka je v kvapalnom skupenstve
g (gaseus)- látka je v plynnom skupenstve
aq (aqua)- látka je vo vodnom skupenstve
Termochemické zákony1. Hodnota reakčného tepla priamej a spätnej reakcie je rovnaká a líši sa len
znamienkom
2. Reakčné teplo určitej reakcie sa rovná súčtu reakčných tepiel čiastkových
reakcií.
Príklady endotermickej reakcie: Fotosyntéza je príkladom endotermickej
reakacie. V tomto procese rastliny využívajú slnečnú energiu, CO2 a vodu
sa premieňa na glukózu a kyslík. Táto reakcia vyžaduje 15MJ energia (slnečné
svetlo)/kg glukózy, ktorá je vyrobená. Reakcia v chemickom zápise vyzerá takto:
slnečné žiarenie + 6CO 2 (g) + H 2 O (l) = C 6 H 12 O 6 (aq) + 6O 2 (g)
Príkladom exotermickej reakcie je reakcia sodíka s chlórom pričom vzniknutý
produkt bola kuchynská soľ. Táto reakcia produkuje 411 kJ/mol soli, ktorá je
vyrobená. Chemický zápis priebehu reakcie :
2Na (s) + Cl 2 (s) = 2NaCl (s)
Ďalšie príklady endotermických reakcii je napríklad topenie ľadu, roztápanie tuhej
soli, odparovanie kvapalnej vody, rozpúšťanie dusičnanu amónneho vo vode.
Exotermické reakcie sú napríklad trávenie potravy, všetky spaľovacie reakcie
(požiare), C + O 2 à CO 2 + energie, kondenzácia vody, explózia bomby.
PaliváV minulosti a aj dnes sú na svete miesta kde ropa vyvierala na zemský povrch
ako napríklad na Kysuciach, Orave alebo tiež aj v Kalifornii. Dnes všsak ropu
získavame hlavne z ropných pascí. Ropu získavame 3 spôsobmi:
1; Keď je ropa v ložisku zo zemným plynom pod tlakom tak vyteká na povrch tak
dokážeme získať 20% .
2; Pomocou čerpadiel dokážeme vyťažiť 25-30%.
3; Znižovanie viskozity zohrievaním. Tak dokážeme vyťažiť ďalších 5-15%.
Druhy ropyRopa sa delí podľa pôvodu, ale aj podľa hustoty:
-ľahká
-stredne ťažká
-ťažká
Dá sa deliť aj podľa ďalších kritérií ako napríklad podľa obsahu síry –sladká keď
má menej ako 0,5 síry a slaná keď obsahuje viac ako 0,5 síry.
Využitie a spracovanie ropyRopa ako taká je pre nás nevyužiteľná preto ju musíme najprv spracovať a na to
používame dve technológie: frakčná destilácia a rafinovanie.
Frakčná destilácia je oddeľovanie skupín uhľovodíkov pri atmosférickom tlaku.
Keďže každá z týchto skupín má iný bod varu dá sa to použiť na ich oddelenie. Je to
proces v ktorom sa ropa rozdeľuje na frakcie, podľa ich teplôt varu.
Rozdelenie:
Teplota
Názov frakcie
Farba
Viskozita Ako horí
20-
70 °C
benzí
n
svet
lo žĺta tekavá
ľahko, jasný žĺty
plameň
70-
120 °C nafta žĺta
dosť
tekavá
celkom ľahko, žĺty
plameň, dym
120
-170 °C
parafí
n
tma
vo žĺta
dosť
viskózny ťažšie, čadivý plameň
170
-240 °C
dieslo
vý olej
hne
dá
viskózn
y ťažko, čadivý plameň
Nízku teplotu varu majú uhľovodíky s krátkym reťazcom (CH4, CH3-CH2, CH3-
CH2-CH3, CH3-CH2-CH2-CH3), vysokú z dlhým reťazcom (ťažké frakcie- mazut
(zvyšok po destilácii ropy, ťažký vykurovací olej). Na to aby sa dali tieto uhľovodíky
triediť, sú v každej frakčnej kolóne potrebné etáže teda poschodia. Ku každému
poschodiu prislúcha určitá teplota. Ropa sa v rúrkovej peci zohreje na teplotu 400°C
vďaka ktorej sa veľká časť odparí. Para z vriacej ropy prechádza trúbkami vyššie.
Ako náhle sa skupina uhľovodíkov
dostane k poschodiu, ktorého teplota je
práve teplota varu danej frakcie, frakcia
skondenzuje a odvedie sa potrubím. Aby
sa frakcie od seba čo najlepšie oddelili
destilujú sa viackrát.
Plyn, Benzín, Kerozin, Nafta,
Motorový olej, Petrolej/vosk/asfalt.
Zložky z najnižšou teplotou varu sa
v najvyšších vrstvách zachytávajú ako
plyn- metán, etán, propán, bután. Z týchto
plynov sa ako palivo používa zmiešaní
propán a bután ako palivo LPG. Pod
vrstvami z plynmi sa
nachádza petroléter
využívaný ako
rozpúšťadlo. Nižšie sa
nachádza benzín,
petrolej z ktorého sa
ďalším spracovaním
vyrába letecký benzín.
Ďalší je plynový olej
z ktorého sa vyrába
nafta. V najnižšej vrstve
sa nachádza mazut. Na
jeho spracovanie je
potrebná vákuová destilácia kde sa oddeľujú ťažké vykurovacie oleje od asfaltu.
Frakčná destiláciaNa rozdelenie dvoch vzájomne miešateľných kvapalín, ktoré sa chovajú ideálne,
slúži frakčná destilácia. Princíp frakčnej destilácie vychádza z Raultovho zákona
(Raoultov zákon vyjadruje vzťah medzi zložením kvapaliny a zložením pár nad ňou).
PA =xA *PA0
-Raoultov zákon hovorí, že parciálny tlak (pA) nasýtenej pary zložky A nad jej
roztokom sa rovná tlaku nasýtenej pary zložky A nad čistým rozpúšťadlo násobený
molovým zlomkom látky A v roztoku (xA)
Toto platí aj pre druhú zložku:
PB=xB*PB0
Benzín
Je kvapalná zmes prchavých uhľovodíkov. Je vyrobený destiláciou ropy a je
k nemu pridávaných pár ďalších látok aby sa zlepšili jeho vlastnosti ako paliva.
Väčšinou sa nachádza 5-12 atómov uhlíka v molekule benzínu. Benzín sa používa vo
väčšine motorov aut ako pohonná hmota. Na zlepšenie funkcie benzínu sa doňho
pridávajú ďalšie prísady nazývané aditíva:
Detergentné prísady - odstraňujú usadeniny vytvorené v palivovej nádrži,
zabraňujú tvorbe usadenín v sacom potrubí a v spaľovacom priestore, čím udržujú
optimálny výkon motora.
Antikorózne prísady - zabraňujú korózii palivového systému, čím predlžujú
životnosť motora.
Antioxidanty - zabraňujú pozvoľnej oxidačnej degradácii a stabilizujú kvalitu
paliva počas dlhodobého skladovania.
Deemulgátory - zabraňujú vzniku emulzie s vodou, čím zabezpečujú bezvodú
kvalitu paliva.
Oktánové číslo - Oktánovým číslom sa hodnotí odolnosť benzínu proti
detonačnému spaľovaniu. Čím je vyššie oktánové číslo, tým je palivo odolnejšie proti
detonačnému spaľovaniu.
Typy benzínov
Oktáno
vé číslo
Názov
benzínu
91
Normál,
Špeciál
95 Super
95 Natural 95
98 Natural 98
100
Evo, V-
POWER racing
Bezolovnaté benzíny sú zmesi kvapalných uhľovodíkov ropného pôvodu, ktoré
vrú v teplotnom rozmedzí 30-210°C. Benzín je horľavina I. triedy nebezpečnosti. Sú
to prchavé látky, ich pary pôsobia narkoticky, dráždia sliznicu a vyvolávajú bolesti
hlavy. V závislosti od koncentrácie môže vdychovanie pár automobilových benzínov
viesť až k bezvedomiu.
SlovnaftAj na Slovensku máme rafinériu ropy v Bratislave.
Nadväzuje na bývalú rafinériu Apollo ktorá bola v roku
1944 zničená leteckými náletmi. V roku 1949 bola
premenovaná na Slovnaft.
Dnes má Slovnaft pobočky aj v Česku (Slovnaft CZ)
a v Poľsku (Slovnaft Polska). Slovnaft dokáže za rok
spracovať 5,5-6 miliónov ton ropy.
MotorSpaľovací motor je stroj ktorý spálením paliva premieňa chemickú energiu na
mechanickú energiu. Spaľovacie motory majú svoj názov podľa toho, že v nich
dochádza k spaľovaniu palivovej zmesi. Pri spaľovaní palivovej zmesi dochádza
k zahrievaniu (exotermická reakcia) pracovného plynu, ktorý potom tlačí na piest
a ten posúva mechanickú energiu ďalej do auta.
-princíp štovortaktného spaľovacieho
motora:
1.Nasávanie- Pri pohybe piesta nadol sa plní
valec cez nasávací kanál popri otvorenom ventile
zmesou vzduchu a paliva.
2.Kompresia- Valec pri pohybe nahor stláča
vzduch a palivo. Tesne pred koncom zdvihu
preskočí iskra na svieci a zapáli pracovnú náplň.
3.Spaľovanie- Stlačená zmes paliva a vzduchu horením vybuchne(menši výbuch počas horenia,
ktorý sa odohráva počas každého cyklus) a tlačí piest nadol.
4.Výfuk- Spaliny sú vytláčané piestom z valca do výfukového potrubia cez výfukový kanál.
A počas tohto priebehu v motore vzniká teplo ako vedľajší efekt.
Teplo privedené v palive sa v spaľovacom motore rozdelí nasledovne:
Qd= Qe + Qch + Qv + Qns + Qol + Qzv
Qd - teplo dodané v palive
Qe - teplo ekvivalentné užitočnej práci motora
Qch - teplo odvedené do chladiacej sústavy
Qv - teplo odvedené výfukovými plynmi
Qns - teplo nevyužité nedokonalým spálením paliva, nazývané aj chemické straty
Qol - teplo odvedené mazacím olejom
Qzv – Teplo využité inde ako v predošlých členoch.
Qch, Qv, Qol –je energia využitá na ohrievanie motora aa nedá sa použiť. Nazýva
sa stratovou energiou.
EmisieVzhľadom na to že palivový motor je rozšírený po celom svete a je aj
najpoužívanejší patrí k veľkým problémom z environmentálneho hľadiska.
Najznámejšou a najväčšou zložkou, ktorá škodí životnému prostrediu je CO2. Vzniká
spaľovaním paliva v motore a okrem nej pri spaľovaní vzniká aj
NO,NH3,CO,CH,SO2,O3, sadze, aldehydy (čiastočne neoxidované uhľovodíky).
Aut jazdiacich na benzín je stále najviac na svete ale čím ďalej tím viac sa na
cestách objavujú aj ekologickejšie autá ktoré neškodia životnému prostrediu až tak
ako autá benzínové.
ZáverRozpracovali sme tému „Vynálezy, ktoré nás ničia“. Rozobrali sme ju z hľadiska
ľudských výmyslov, ktoré mali uľahčiť život, ale namiesto toho z veľkej časti
prispievajú k záhube našej planéty. Táto téma bola zaujímavá preto, lebo sa môžeme
pozrieť na to, koľko prešľapov urobili ľudia, ale stále ich nenapravili.
ResuméHlavnou témou nášho projektu je Zničíme sa sami. Pod téma, ktorou sme sa
zaoberali, je Vynálezy, ktoré nás ničia. Rozoberali sme problematiku jadrovej bomby
a spaľovacích motorov.
V prvej časti sme písali o vývoji zbraní. Dozvedeli ste sa, v ktorom podrobnejšie
sme rozpísali prevratné zbrane, ktoré ovplyvnili ďalší vývoj v tomto odvetví. Ako boli
luk, kuša, tank a ďalšie. Na zbraniach nás zaujalo, akým spôsobom sa vyvíjali a ako
boli používané.
V druhej časti sme napísali o atómovej bombe, procesoch v nej a o strašných
účinkoch, ktoré dokáže napáchať. Dozvedeli ste sa aj, prečo je energia uvoľňujúca sa
počas nukleárnej reakcie taká veľká a vysvetlili sme aj ako prebieha taká reakcia.
V poslednej, tretej časti naša skupina vysvetlila, ako prebiehajú exotermické
a endotermické reakcie, akého chemického zloženia je dnes bežne používané palivo.
Popísali sme aj spôsob spracovania ropy.
To, či je atómová energia škodlivá alebo nie, je ešte stále nedoriešená otázka.
Niekto tvrdí, že je to najčistejší a najefektívnejší spôsob získavania energie, iní zase,
že je to časovaná bomba a čakáme, kedy nás prekvapí. Všetci sa ale zhodujú, že
jadrové zbrane sú tým najničivejším, čo sme si na našej Zemi stvorili. Takisto si
každý uvedomuje, že emisie, ktoré tvoria spaľovacie elektrárne a motory sú veľmi
škodlivé pre našu atmosféru, skoro nikto s tým nič nerobí.
ResumeThe main theme of our project is “We will destroy ourselves“. The subtheme,
which we have written about is called “Inventions, that are destroying us”. In it we
were discussing history of weapons, nuclear bombs and fuel burning.
In the first part we have written about the evolution of weapons. You now know at
what time which weapons were used and we took a closer look at weapons which
influenced further evolution of weapons. We have been writing about the most
important weapons as bow, crossbow, tank, etc. We liked this theme for finding out
the weapons’ evolution.
In the second part of our project we have written about a nuclear bomb and
processes in it, about the horrifying effects of this device. You have found out why the
energy released from nuclear reactions is so big and we have explained how the
reaction works.
In the last, third part, our group explained something about exothermic and
endothermic reactions. You will find out what chemical structure gasoline is and how
they elaborate oil.
The question whether the nuclear energy is bad or not, has still not been
resolved. Some people say it is very bad, others say it’s the most effective and
cleanest way of getting energy. On the other hand, everybody thinks, that nuclear
bombs are the worst things ever invented by a man. As well everybody knows, that
fuel burning is very bad, but no one is doing anything about it.
Bibliografiaknihy
ZÁMEČNÍK, J. : Prehľad stredoškolskej fyziky. Bratislava: Alfa, 1984. ISBN: nie
je
DIETMAR, A. : Nepatrné atómové jadrá – zdroj obrovskej energie. Bratislava:
Slovenské vydavateľstvo technickej literatúry, 1964. ISBN: nie je
PIŠÚT, J. – FREI, V. – FUKA, J. – LEHOTSKÝ, D. – ŠIROKÝ, J. – TOMANOVÁ,
E. – VANÝSEK, V. : Fyzika pre štvrtý ročník gymnázií. Bratislava: SPN, 1993. ISBN:
80-08-02101-2.
ADAMKOVIČ, E. – RUŽIČKOVÁ,M. –ŠRAMKO, T. : Základy chémie. Bratislava:
SPN, 2000. ISBN: 80-08-02846-7
WERTHEIM, J. – OXLAND, C. – WATERHOUSE, J. : Školská encyklopédia
chémie. Bratislava: Príroda, 1996. ISBN: 80-07-00698-2
HOGG, I. V. : Veká obrazová encyklopédie zbraní. Praha: Cesty, 1996. ISBN :
nie je
FELIX, F. : Kronika techniky. Bratislava: Fortuna print, 1993. ISBN: nie je