Исследовательский проект «Применение фазовых переходов в технике»

Человек в современном мире стремится исключить человеческий фактор, человеческое вмешательство из различных областей своей деятельности. В первую очередь — это разгрузка (вплоть до полного освобождения) человека от рутинных операций там, где требуется постоянное внимание и простое следование инструкциям, где нужно выполнять много однообразных действий. Вторая причина заключается в том, что человек может допускать ошибки в силу разных (психологических, физиологических…) факторов.

Человеческий фактор — многозначный термин, описывающий возможность принятия человеком ошибочных или алогичных решений в конкретных ситуациях. Конструкторы различной техники, устройств и т. п. стараются предусмотреть, не допустить и уменьшить последствия такого поведения человека.

Простым примером необходимости изобретения автономных и автоматических конструкции является растениеводство. Данный вид сельского хозяйства требует постоянного соблюдения ряда строгих условий, таких как: сохранение определённого уровня содержания кислорода; температуры; влажности в теплицах для выращивания растений. Изучая устройство и действие предлагаемых на рынке механизмов для поддержания микроклимата в теплицах, я пришёл к выводу, что многие из них зависимы, например, от подачи электроэнергии, а другие имеют высокую стоимость из-за дорогих компонентов.

Проанализировав данную проблему, я понял, что необходим поиск наиболее дешевых, одновременно надёжных компонентов для создания автономных и автоматических систем создания микроклимата в растениеводстве. В качестве рабочего тела для механизмов систем терморегулирования целесообразно использовать алканы (парафины), а в частности вазелин, который является одним из продуктов переработки нефти, он очень дёшев. Его температура плавления около 27…30⁰ С, а это как раз предельно допустимый температурный режим в теплицах.

В литературе я нашёл подтверждение целесообразности использования фазового перехода вещества в создании различных механизмов и систем. По мнению различных авторов перспективным, активно развивающимся направлением является использование веществ с фазовым переходом. Всё сказанное выше определило актуальность моей работы.

Цель работы: создать механизм (гидроцилиндр) работающий на принципе расширения и сжатия вещества при фазовом переходе, экономически более целесообразный, чем существующие аналоги.

Задачи:

1. Изучить теорию по теме.
2. Изучить современное состояние вопроса.
3. Провести эксперименты.
4. Спроектировать, изготовить и испытать гидроцилиндр для привода механизма автоматического проветривания теплицы.

Объект исследования: физическая химия.

Предмет исследования: расширение и сжатие вещества при фазовом переходе.

Методы исследования:

• анализ прочитанной литературы;
• опыты;
• эксперимент.

Практическая значимость: создание экономически выгодного механизма для применения в широкой области сельского хозяйства.

Теоретическая значимость: заключается в возможности демонстрации на созданной модели принципов физической химии, в частности фазового перехода вещества.

Внедрение: данная модель будет установлена в теплице на садовом участке.