Металлы в космосе презентация
Презентация на тему: " ХИМИЯ И КОСМОС. Химия земли К сожалению, человек научился использовать только те материалы, которые находятся на поверхности Земли, но земные ресурсы." — Транскрипт:
2 Химия земли К сожалению, человек научился использовать только те материалы, которые находятся на поверхности Земли, но земные ресурсы истощаемы. Существуют ли в космосе какие- нибудь химические элементы ?
3 Космохимия Космохимия- наука о химическом составе космических тел, законах распространённости и распределения химических элементов во Вселенной, процессах сочетания и миграции атомов при образовании космического вещества. Геохимия - наиболее изученная часть космохимии. Космохимия- наука о химическом составе космических тел, законах распространённости и распределения химических элементов во Вселенной, процессах сочетания и миграции атомов при образовании космического вещества. Геохимия - наиболее изученная часть космохимии.
4 Химия Земли В состав земной коры входят: O – 46.6 % Ca – 3.63 % Al – 8.13 % Na – 2.83 % Si – % K – 2.59 % Fe – 5.0 % Mg – 2.0 % Всего - 98,59%
5 Химический состав метеорита Химические анализы метеоритов, упавших на нашу планету, дали замечательные результаты. Если подсчитать среднее содержание во всех метеоритах наиболее распространенных на Земле элементов: железа, кислорода, кремния, магния, алюминия, кальция,- то на их долю падает ровно 94%, т. е. их в составе метеоритов равно столько же, сколько в составе земного шара.
6 Метеоритное железо В железных метеоритах имеются: железа 91,0%, кобальта 0,6%, никеля 8,4%.
7 Химический состав звёзд ЗВЕЗДЫ КРЕМНИЕВЫЕ ЖЕЛЕЗНЫЕ МАРГАНЦЕВЫЕ УГЛЕРОДНЫЕ во всех звездах преобладает водород СТРОНЦИЕВЫЕ ЛИТИЕВЫЕ ФОСФОРНЫЕ
8 Химический состав звёзд Элемент Элемент Количество(примерно) Количество(примерно) Водород8300 Гелий1700 Углерод1,5 Азот0,9 Кислород9,0 Фтор0,028 Неон3,4 Магний0,49 Алюминий0,05 Кремний0,77 Фосфор0,0028 Сера0,25 Хлор0,014 Аргон0,07
9 Химия межзвёздного пространства Еще не так давно в науке допускалось, что межзвездное пространство представляет собой пустоту. Все вещество Вселенной сосредоточено в звездах, а между ними нет ничего. Лишь в пределах Солнечной системы, где-то по неведомым путям, блуждают метеориты и их загадочные собратья – кометы. Еще не так давно в науке допускалось, что межзвездное пространство представляет собой пустоту. Все вещество Вселенной сосредоточено в звездах, а между ними нет ничего. Лишь в пределах Солнечной системы, где-то по неведомым путям, блуждают метеориты и их загадочные собратья – кометы. Химия межзвездного пространства - удивительно сложна. В космосе были открыты простейшие радикалы: например, метин (CH), гидроксил (OH). Где есть гидроксил, там должна быть и вода, и она была действительно найдена в межзвездном пространстве. В космосе есть вода, органические молекулы (формальдегид), аммиак. Эти соединения, реагируя между собой, могут привести к образованию аминокислот.
10 Лунная химия Лунные камни особенные – на их составе сказывается недостаток кислорода. На Луне не было ни свободной воды, ни атмосферы. Все летучие соединения, возникшие при магматических процессах, улетели в космос. Каменные метеориты сложены простыми силикатами, число минералов в них едва достигает сотни. В лунных же породах минералов немного больше, чем в метеоритах, – вероятно, несколько сотен. А на поверхности Земли открыто больше 3 тыс. минералов. Это говорит о сложности земных химических процессов по сравнению с лунными.
11 Химический состав планет Меркурий – самая близкая к Солнцу планета Меркурий покрыт силикатными породами, сходными с земными. Состав атмосферы Венеры углекислого газа (СО2) около 97 %, азота (N2) не более 2 %, водяного пара (Н2О) около 1 %, кислорода (О2) не более 0,1 %.
12 Химический состав планет Атмосфера этой планеты состоит из углекислоты, есть немного азота, кислорода и водяного пара. Советские и американские ученые отправили автоматические исследовательские станции и на Марс. Марс – холодная безжизненная пыльная пустыня. Самая интересная, удивительная и загадочная планета с точки зрения химии – это Юпитер. На 98 % Юпитер состоит из водорода и гелия. Обнаружены также вода, сероводород, метан и аммиак.
13 Химический состав планет Атмосфера Урана состоит примерно на 83% из водорода, на 15% из гелия и на 2% из метана. Подобно другим газовым планетам, Уран имеет полосы облаков, которые очень быстро перемещаются. Строение и набор составляющих Нептун элементов, вероятно, подобны Урану: различные "льды" или отвердевшие газы с содержанием около 15% водорода и небольшого количества гелия Атмосфера Сатурна - в основном, водород и гелий.
14 МЕТАЛЛЫ В КОСМОСЕ Титан сегодня - важнейший конструкционный материал. Это связано с редким сочетанием легкости, прочности и тугоплавкости данного металла. На основе титана создано множество высокопрочных сплавов для авиации, судостроения и ракетной техники. Титан сегодня - важнейший конструкционный материал. Это связано с редким сочетанием легкости, прочности и тугоплавкости данного металла. На основе титана создано множество высокопрочных сплавов для авиации, судостроения и ракетной техники.
15 Фуллерены в космосе фуллерены разветвлённые цепочки углеводородов фуллерены разветвлённые цепочки углеводородов Фуллерены впервые найдены вне Млечного Пути Фуллерены впервые найдены вне Млечного Пути фуллерены были найдены в метеоритах фуллерены были найдены в метеоритах
Презентация к уроку "Металлы космической эры"
Al
Алюминий
«Крылатый металл», любимец авиаконструкторов. Чистый алюминий втрое легче стали, очень пластичен, но не очень прочен. Чтобы он стал хорошим конструкционным материалом, из него приходится делать сплавы. Исторически первым был дуралюмин …
Титан сегодня - важнейший конструкционный материал. Это связано с редким сочетанием легкости, прочности и тугоплавкости данного металла. На основе титана создано множество высокопрочных сплавов для авиации, судостроения и ракетной техники.
Железо
Незаменимый элемент любых инженерных конструкций. Железо в виде разнообразных высокопрочных нержавеющих сталей — второй по применению металл в ракетах.
Fe
Сталь жестче — конструкция из стали, размеры которой не должны «плыть» под нагрузкой, получается почти всегда компактнее и иногда даже легче алюминиевой. Сталь гораздо лучше переносит вибрацию, более терпима к нагреву, сталь дешевле, за исключением самых экзотических сортов, сталь, в конце концов, нужна для стартового сооружения, без которого ракета — ну, сами понимаете…
Медь
Основной металл электро- и тепловой техники. Ну разве не странно? Довольно тяжелый, не слишком прочный, по сравнению со сталью — легкоплавкий, мягкий, по сравнению с алюминием — дорогой, но тем не менее незаменимый металл.
Все дело в чудовищной теплопроводности меди — она больше в десять раз по сравнению с дешевой сталью и в сорок раз по сравнению с дорогой нержавейкой. Алюминий тоже проигрывает меди по теплопроводности, а заодно и по температуре плавления. А нужна эта бешеная теплопроводность в самом сердце ракеты — в ее двигателе. Из меди делают внутреннюю стенку ракетного двигателя, ту, которая сдерживает трехтысячеградусный
жар ракетного сердца.
Cu
Серебро
Драгоценный металл, известный человечеству с древности. Металл, без которого не обойтись нигде. Как гвоздь, которого не оказалось в кузнице в известном стихотворении, он держит на себе все.
Именно он связывает медь со сталью в жидкостном ракетном двигателе, и в этом, пожалуй, проявляется его мистическая сущность.
Ни один из других конструкционных материалов не имеет никакого отношения к мистике — мистический шлейф веками тянется исключительно за этим металлом. И так было в течение всей истории его использования человеком, существенно более долгой, чем у меди или железа.
Ag
Новый металл, обладающий очень высокой удельной прочностью и удельной жёсткостью, представляет собой магний, густо насыщенный равномерно распылёнными керамическими карбидокремниевыми наночастицами.
Использование этого металла в производстве самолётов, космических кораблей и автомобилей позволяет значительно снизить их весовые характеристики и соответственно уменьшить расход топлива. Кроме того, его можно использовать в мобильных электронных устройствах и биомедицинской технике, говорят исследователи.
Mg
Чтобы преодолеть силы земного тяготения и вырваться в космические просторы, необходимо затратить много энергии. Ракета, которая вывела на орбиту корабль-спутник с первым в мире космонавтом Юрием Гагариным, имела шесть двигателей общей мощностью 20 миллионов лошадиных сил!
Li
Хорошие перспективы может иметь применение металлического горючего. Теорию и методику использования металлов в качестве топлива для ракетных двигателей разработали советские ученые Юрий Васильевич Кондратюк (настоящие имя и фамилия - Александр Игнатьевич Шаргей) (1897-1942) и Фридрих Артурович Цандер (1887-1933) - ученые-изобретатели, пионеры отечественной ракетной техники.
Одним из наиболее подходящих для этой цели металлов является литий. При сгорании 1 килограмма этого металла выделяется почти 43000 кДж! Большей теплотворностью может похвастать лишь бериллий. В США опубликованы патенты на твердое ракетное топливо, содержащее 51- 68% металлического лития.
Большая теплопроводность (в 4 раза выше, чем у стали), большая теплоемкость и жаропрочность позволяют использовать бериллий и его соединения в теплозащитных конструкциях космических кораблей. Из бериллия была сделана внешняя тепловая защита капсулы космического корабля «Фрэндшип-7», на котором Джон Гленн первым из американских космонавтов совершил (после Юрия Гагарина и Германа Титова) орбитальный полет.
Be
В еще большей мере космическую технику привлекают в бериллии легкость, прочность, жесткость, и особенно – необыкновенно высокое отношение прочности к весу. Поэтому бериллий и его сплавы все шире используются в космической, ракетной и авиационной технике.
Презентация : "Химия и Космос "
Когда-то космос был синонимом бескрайней пустоты. Считалось, что там нет ничего, кроме разделённых огромными расстояниями звёзд. Неудивительно, что словосочетание «химия космоса» для многих звучит как «горячий снег», «живой труп» или «правдивая ложь». Однако химические процессы в космосе — это не оксюморон, атомы и молекулы можно найти не только в звёздах и планетах.
КОСМОХИМИЯ
Космохимия- наука о химическом составе космических тел, законах распространённости и распределения химических элементов во Вселенной, процессах сочетания и миграции атомов при образовании космического вещества. Геохимия - наиболее изученная часть космохимии. Космохимия- наука о химическом составе космических тел, законах распространённости и распределения химических элементов во Вселенной, процессах сочетания и миграции атомов при образовании космического вещества. Геохимия - наиболее изученная часть космохимии.
Химия Земли
В состав земной коры входят: O – 46.6 % Ca – 3.63 % Al – 8.13 % Na – 2.83 % Si – % K – 2.59 % Fe – 5.0 % Mg – 2.0 % Всего - 98,59%
Химический состав метеорита
Химические анализы метеоритов, упавших на нашу планету, дали замечательные результаты. Если подсчитать среднее содержание во всех метеоритах наиболее распространенных на Земле элементов: железа, кислорода, кремния, магния, алюминия, кальция,- то на их долю падает ровно 94%, т. е. их в составе метеоритов равно столько же, сколько в составе земного шара.
Метеоритное железо
В железных метеоритах имеются: железа 91,0%, кобальта 0,6%, никеля 8,4%.
Химия межзвёздного пространства
Еще не так давно в науке допускалось, что межзвездное пространство представляет собой пустоту. Все вещество Вселенной сосредоточено в звездах, а между ними нет ничего. Лишь в пределах Солнечной системы, где-то по неведомым путям, блуждают метеориты и их загадочные собратья – кометы. Еще не так давно в науке допускалось, что межзвездное пространство представляет собой пустоту. Все вещество Вселенной сосредоточено в звездах, а между ними нет ничего. Лишь в пределах Солнечной системы, где-то по неведомым путям, блуждают метеориты и их загадочные собратья – кометы. Химия межзвездного пространства - удивительно сложна. В космосе были открыты простейшие радикалы: например, метин (CH), гидроксил (OH). Где есть гидроксил, там должна быть и вода, и она была действительно найдена в межзвездном пространстве. В космосе есть вода, органические молекулы (формальдегид), аммиак. Эти соединения, реагируя между собой, могут привести к образованию аминокислот.
Лунная химия
Лунные камни особенные – на их составе сказывается недостаток кислорода. На Луне не было ни свободной воды, ни атмосферы. Все летучие соединения, возникшие при магматических процессах, улетели в космос. Каменные метеориты сложены простыми силикатами, число минералов в них едва достигает сотни. В лунных же породах минералов немного больше, чем в метеоритах, – вероятно, несколько сотен. А на поверхности Земли открыто больше 3 тыс. минералов. Это говорит о сложности земных химических процессов по сравнению с лунными.
МЕТАЛЛЫ В КОСМОСЕ
Титан сегодня - важнейший конструкционный материал. Это связано с редким сочетанием легкости, прочности и тугоплавкости данного металла. На основе титана создано множество высокопрочных сплавов для авиации, судостроения и ракетной техники. Титан сегодня - важнейший конструкционный материал. Это связано с редким сочетанием легкости, прочности и тугоплавкости данного металла. На основе титана создано множество высокопрочных сплавов для авиации, судостроения и ракетной техники.
Фуллерены в космосе
Фуллерены разветвлённые цепочки углеводородов
Фуллерены впервые найдены вне Млечного Пути
Фуллерены были найдены в метеоритах
Рабочие листы и материалы для учителей и воспитателей
Более 3 000 дидактических материалов для школьного и домашнего обучения
Добыча полезных ископаемых в космосе.
Номинация: «Физика в исследованиях»
Возрастная группа: 7-9 классы
Автор работы: Корниенко Сергей, школа им. В.П.Сергеева с. Родничок,9 класс
Руководитель работы: Корниенко Алексей Васильевич, учитель физики.
Ученые подсчитали, что разведанные на Земле мировые запасы минерального сырья способны обеспечить растущие потребности человечества на весьма краткую историческую перспективу.
Разработка космических полезных ископаемых поможет решить проблему энергетического кризиса на Земле.Планеты Солнечной системы содержат огромные запасы ценного сырья. Здесь можно найти водород и кислород для ракетного горючего, железо, цинк, медь, драгоценные металлы, наконец, воду, необходимую для жизни человека.
Первоочередны-ми объектами для изучения и организации добычи минерального сырья могут быть Луна, Марс и астероиды.
Поиск полезных ископаемых на Луне
Роман Жуль Верна «Путешествие на Луну» долгое время относился к жанру научной фантастики, пока в 1959 г. советский космический аппарат «Луна-2» не достиг поверхности Луны, и это было, по сути дела, первой успешной попыткой освоения Луны человеком. Перспектива освоения Луны возрастает с каждым годом. Какие полезные ископаемые есть на Луне?
Ученым известно, что породы на поверхности Луны содержат большое количество кислорода. Есть также следы некоторого количества ценных минералов и других ископаемых на Луне. лунный грунт (реголит) можно перерабатывать для получения ракетного топлива и пригодного для дыхания воздуха.
Состав лунного грунта (реголита)
Ну и, конечно же, на Луне собираются добывать изотоп гелий-3 (He3)., который очень редок на Земле. Гелий-3 — самый лёгкий из изотопов гелия. Ядро гелия-3 (гелион) состоит из двух протонов и одного нейтрона Гелий-3 является атомом, выброшенным Солнцем в огромном количестве как побочный продукт солнечных реакций.
Уникальность и перспективность гелия-3 бесспорна. Он может полностью заменить нефть, газ, уран и уголь. Кроме того, гелий-3 особенно ценен тем, что реакция с ним абсолютно «чистая», не дает радиоактивных отходов. Этот изотоп является идеальным топливом для будущих термоядерных реакторов, имеющих чрезвычайно высокий КПД.
При активной разработке человечеству для энергетических целей может хватить этого вещества как минимум на 2000 лет. При этом следует помнить, что за счет работы солнечного ветра запас гелия-3 будет постоянно пополняться.
По оценкам ученых, за миллионы лет Луна впитала в себя порядка 500 млн. т гелия-3. на Луне его можно получать до 70 кг с квадратного километра. Гелий-3 также содержится в атмосферах планет-гигантов, и, по оценкам, запасы его только на Юпитере составляют 10^20 тонн, чего хватило бы для энергетики Земли навсегда.
Поиск полезных ископаемых на Марсе
На Марсе были обнаружены такие элементы, как железо, медь, сера и фосфор, а они могут использоваться для производства пищи, пластика, металлов и энергии. Есть вероятность, что эти материалы встречаются в виде минеральных скоплений, поскольку эволюция гидрологических и вулканических процессов на Марсе, по-видимому, аналогична земной.
Поиск сырья на Астероидах
Наиболее лакомым куском представляются астероиды класса М — третьего по распространенности в Солнечной системе. Дело в том, что многие (хотя и далеко не все) астероиды этого класса состоят из сплава никеля и железа. Довольно часто это просто огромные куски сплава, почти без примесей. Ученые полагают, что они образовались в результате разрушения железных ядер крупных астероидов и протопланет, сформировавшихся на заре развития Солнечной системы. Крупнейший из астероидов такого типа — 16 Психея. Его диаметр составляет около 100 километров, и он почти полностью состоит из металла (по оценкам ученых, масса астероида составляет один процент от массы всего главного пояса астероидов, где он и располагается)
Астероиды сейчас изучаются главным образом с точки зрения опасности, которую они могут нести человечеству. И эта опасность существует на протяжении всей истории человечества, однако осознание ее реальности происходит только в настоящее времяС другой стороны, изучение этих астероидов в последние годы приобретает также очень важное прикладное значение. АСЗ все больше рассматриваются как потенциальные источники сырья в околоземном космическом пространстве.
Интерес к добыче полезных ископаемых на астероидах возник, главным образом, вследствие высокого содержания в них металлов: железа - до 91%, никеля – 8,5% и кобальта – 0,6%. Так, например, находящийся не так далеко от Земли астероид Амон, известный астрономам также под номером NEO 33554, имеет в поперечнике всего два километра, но целиком состоит из металлов. По сегодняшним ценам количество железа и никеля, содержащегося в этом астероиде, причем не в виде руд, а в чистом самородном состоянии, оценивается в восемь триллионов долларов, кобальта - в шесть триллионов, металлов платиновой группы – тоже, примерно, в шесть триллионов. Косвенным подтверждением тому является, например, Сихотэ-Алинский метеорит (94% Fe и 6% Ni), упавший в Уссурийской тайге в 1947 году. Общий вес его по оценкам специалистов составил около 100 тонн (собрано примерно 30 тонн). Вещество поверхности АСЗ может содержать и гелий-3.
Астероиды можно разделить на светлые, содержащие в высоких концентрациях железо и никель (М-астероиды), и темные, содержащие в высоких концентрациях углерод и минералы (С-астероиды).
Правда, в Солнечной системе больше распространены не металлические астероиды, а каменные (S-астероиды) с примесью углеродистых веществ. Но они также содержат металлы, а вдобавок в их состав входят вода, метан, аммиак и двуокись углерода.
«Крылатый металл», любимец авиаконструкторов. Чистый алюминий втрое легче стали, очень пластичен, но не очень прочен. Чтобы он стал хорошим конструкционным материалом, из него приходится делать сплавы. Исторически первым был дуралюмин …
Титан сегодня - важнейший конструкционный материал. Это связано с редким сочетанием легкости, прочности и тугоплавкости данного металла. На основе титана создано множество высокопрочных сплавов для авиации, судостроения и ракетной техники.
Незаменимый элемент любых инженерных конструкций. Железо в виде разнообразных высокопрочных нержавеющих сталей — второй по применению металл в ракетах.
Сталь жестче — конструкция из стали, размеры которой не должны «плыть» под нагрузкой, получается почти всегда компактнее и иногда даже легче алюминиевой. Сталь гораздо лучше переносит вибрацию, более терпима к нагреву, сталь дешевле, за исключением самых экзотических сортов, сталь, в конце концов, нужна для стартового сооружения, без которого ракета — ну, сами понимаете…
Основной металл электро- и тепловой техники. Ну разве не странно? Довольно тяжелый, не слишком прочный, по сравнению со сталью — легкоплавкий, мягкий, по сравнению с алюминием — дорогой, но тем не менее незаменимый металл.
Все дело в чудовищной теплопроводности меди — она больше в десять раз по сравнению с дешевой сталью и в сорок раз по сравнению с дорогой нержавейкой. Алюминий тоже проигрывает меди по теплопроводности, а заодно и по температуре плавления. А нужна эта бешеная теплопроводность в самом сердце ракеты — в ее двигателе. Из меди делают внутреннюю стенку ракетного двигателя, ту, которая сдерживает трехтысячеградусный
жар ракетного сердца.
Драгоценный металл, известный человечеству с древности. Металл, без которого не обойтись нигде. Как гвоздь, которого не оказалось в кузнице в известном стихотворении, он держит на себе все.
Именно он связывает медь со сталью в жидкостном ракетном двигателе, и в этом, пожалуй, проявляется его мистическая сущность.
Ни один из других конструкционных материалов не имеет никакого отношения к мистике — мистический шлейф веками тянется исключительно за этим металлом. И так было в течение всей истории его использования человеком, существенно более долгой, чем у меди или железа.
Новый металл, обладающий очень высокой удельной прочностью и удельной жёсткостью, представляет собой магний, густо насыщенный равномерно распылёнными керамическими карбидокремниевыми наночастицами.
Использование этого металла в производстве самолётов, космических кораблей и автомобилей позволяет значительно снизить их весовые характеристики и соответственно уменьшить расход топлива. Кроме того, его можно использовать в мобильных электронных устройствах и биомедицинской технике, говорят исследователи.
Чтобы преодолеть силы земного тяготения и вырваться в космические просторы, необходимо затратить много энергии. Ракета, которая вывела на орбиту корабль-спутник с первым в мире космонавтом Юрием Гагариным, имела шесть двигателей общей мощностью 20 миллионов лошадиных сил!
Хорошие перспективы может иметь применение металлического горючего. Теорию и методику использования металлов в качестве топлива для ракетных двигателей разработали советские ученые Юрий Васильевич Кондратюк (настоящие имя и фамилия - Александр Игнатьевич Шаргей) (1897-1942) и Фридрих Артурович Цандер (1887-1933) - ученые-изобретатели, пионеры отечественной ракетной техники.
Одним из наиболее подходящих для этой цели металлов является литий. При сгорании 1 килограмма этого металла выделяется почти 43000 кДж! Большей теплотворностью может похвастать лишь бериллий. В США опубликованы патенты на твердое ракетное топливо, содержащее 51- 68% металлического лития.
В еще большей мере космическую технику привлекают в бериллии легкость, прочность, жесткость, и особенно – необыкновенно высокое отношение прочности к весу. Поэтому бериллий и его сплавы все шире используются в космической, ракетной и авиационной технике.
Читайте также: