Індекс рубрикатора НБУВ: В317.1

Рубрики:

Термодинаміка

Шифр НБУВ: Ж26988 Пошук видання у каталогах НБУВ 

Обурунтовано та експериментально апробовано випарний метод охолодження твердотільних лазерів.

Представлены сравнительные результаты исследований дизельного двигателя с вихрекамерным смесеобразованием при работе на биодизельных топливах растительного и животного происхождения. Выявлено, что при работе двигателя на биодизельном топливе животного происхождения его эффективный кпд ниже, чем при работе на топливе растительного происхождения.

Наведено результати дослідження впливу якості сумішеутворення на показники дизельного двигуна під час роботи на біодизельному і дизельному паливі.

Рассмотрен расчетно-экспериментальный подход к оценке влияния состава бинарной смеси дизельного и биодизельного топлив на экономические показатели вихрекамерного дизеля. В качестве основного оценочного параметра принят эффективный коэффициент полезного действия (кпд), т. к. рассматривается экономичность двигателя при работе на топливах с различными значениями низшей теплоты сгорания. Приведены результаты расчетного исследования влияния коэффициента эффективного тепловыделения на показатели цикла дизеля. Установлено, что с повышением концентрации биодизельного топлива в бинарной смеси с дизельным топливом, коэффициент эффективного тепловыделения и эффективный кпд повышаются. Приведены результаты сопоставления расчетных и экспериментальных показателей работы двигателя на чистом дизельном топливе и бинарной смеси дизельного топлива с биодизельным.

Надано результати попередніх досліджень дизеля під час використання сумішей біопалива з дизельним паливом різного складу. Наведено показники палив, які використовувалися під час проведення досліджень. Визначено доцільний вміст біопалива у суміші з дизельним паливом. За результатами попередніх експериментальних досліджень та з урахуванням рентабельності одержання біопалива обгрунтовано його доцільний вміст у суміші з дизельним паливом, який складає 30 %. Наведено результати досліджень екологічних характеристик автомобіля з дизелем під час використання дизельного палива та його суміші з біопаливом. Встановлено, що використання суміші з вмістом біопалива 30 % надає змогу покращити екологічні показники автомобіля з дизелем за оксидом вуглецю на 10 - 14 %, вуглеводнями на - 20 - 25 %, за викидами сажі - до 30 % залежно від режиму руху автомобіля.

Приведена методика и обоснование необходимости создания моторного стенда для проведения экспериментальных исследований, направленных на улучшение экологических показателей дизельных автомобилей. Предложено для сравнения показателей двигателей разных мощностей и автомобилей разных масс использовать безразмерный показатель, который дает возможность оценить количество вредных выбросов по каждому компоненту относительно расхода топлива.

Встановлено, що покращення екологічних показників дизельного автомобіля, оснащеного каталітичним нейтралізатором (КН), шляхом використання біопалива (БП) значною мірою здійснюється під час застосування БП як добавки до дизельного палива (ДП), у тому числі, за рахунок покращення умов роботи КН. Розкрито вплив вмісту БП у суміші з ДП на формування екологічних показників дизеля та визначено доцільну величину добавки БП до ДП. Визначено вплив використання БП в суміші з ДП на зміну екологічних показників автомобіля з дизелем, у тому числі за сумарною приведеною до оксиду вуглецю токсичністю. Удосконалено математичну модель руху автомобіля з дизелем для визначення його екологічних показників уведенням безрозмірного екологічного показника та урахуванням елементного складу палива.

Сучасний розвиток науки і технології забезпечив таку кількість інформації, що необхідність її систематизації та класифікації стала актуальною. Для таксономізації навчальних матеріалів запропоновано використовувати існуючі графгенератори і графвізуалізатори ІТ-платформи ТОДОС. До розробок, які не просто містять сучасну інформацію, а й класифікують її, можна зарахувати єдине мережецентричне навчальнеінформаційне середовище Оntology4. Необхідною умовою широкого впровадження STEM-підходу та єдиного мережецентричного навчального інформаційного середовища є наявність методичних розробок, що засновані на відповідних до даного підходу принципах. Представлено урок, у якому вони застосовуються.

Інструментальна цифрова дидактика відображає використання у навчальному процесі різноманітних цифрових засобів здобування, опрацювання та інтерпретації даних натурного експерименту відповідно до логіки наукового методу й інженерного дизайну. Важливою складовою сучасного STEM-орієнтованого освітнього середовища є інноваційні програмні продукти для моделювання та симуляції роботи електронних схем. У навчальних дослідженнях на їх основі параметри компонентів електричних кіл, створених у віртуальних середовищах, порівнюють з технічними характеристиками аналогічних пристроїв, наявних на ринку відповідної продукції. Така методика надає змогу не тільки продемонструвати подібність і розбіжності властивостей ідеалізованих і реальних артефактів, виявити джерела та величину можливих похибок, а й отримати електричні характеристики, достатні для побудови еквівалентних схем заміщення пристроїв без проведення попередніх експериментальних досліджень. Запропонований підхід продемонстровано на прикладі вивчення параметрів актуального пристрою - фотоелектричного перетворювача (визначення точки його максимальної потужності, а також коефіцієнта заповнення). Навчання з використанням еквівалентних схем заміщення демонструє студентам один із варіантів процесу інженерного дизайну. Окрім того, запропонована методика, завдяки можливості розвитку від алгоритмізованої навчальної процедури до інженерного дослідження, надає змогу здійснити індивідуальний підхід у навчанні електротехніки та електроніки. Дослідження дидактичних особливостей вивчення електрики та основ електроніки, зокрема з застосуванням NI "Multisim 11.0", є одним із напрямів діяльності STEM-лабораторії "МАНЛаб" Національного центру "Мала академія наук України". Частину апробованих методик оформлено у вигляді робочого зошита та розміщено у вільному доступі у вигляді інструкцій на онлайн-ресурсі stemua.science.

Формування енергетичної грамотності молоді досягається шляхом консолідації соціокультурного оточення закладів освіти. Всеукраїнські проєкти "Енергоефективні школи" (з 2013 р.) та "Нова енергетична освіта" (з 2015 р.) сприяють розвитку нових підходів у вивченні енергозбереження в курсах природничих дисциплін. Мета дослідницького проєкту з фізики "Енергоефективність нашої оселі" є дослідження енерговитрат на роботу побутових електричних приладів і набуття навичок щодо розробки заходів щодо енергозбереження. Широкий спектр дослідницьких робіт з енергетики й енергозбереження подано на ресурсі "Віртуальний STEM- центр Малої академії наук України".

Навчальні демонстрації, лабораторні, а також навчальні дослідницькі роботи є важливою складовою сучасної шкільної освіти і STEM-освіти. Демонстрації, лабораторні, дослідницькі роботи з фізичного та фізико-технічного напряму зазвичай виконуються із застосуванням певного обладнання, до складу якого входять об'єкти досліджень і вимірювальні прилади. Деякі демонстрації і лабораторні роботи (зокрема з розділів "Електродинаміка" й "Електромагнітні коливання та хвилі") можуть бути виконані із застосуванням віртуальних об'єктів і вимірювальних приладів за допомогою моделюючого комп'ютерного середовища, наприклад "Multisim 11.0". Запропонований підхід продемонстровано на прикладах здійснення навчальної демонстрації з фізики "Вільні електромагнітні коливання низької частоти в коливальному контурі" і лабораторної роботи "Дослідження електричного кола з напівпровідниковим діодом". Автором здійснено відтворення зазначеної навчальної демонстрації і лабораторної роботи із застосуванням реальних об'єктів та вимірювальних приладів, після чого - їх моделювання в моделюючому комп'ютерному середовищі NI "Multisim 11.0". Порівняння результатів, отриманих в реальних і віртуальних експериментах, свідчить про їх ідентичність, що є підставою для використання моделюючого комп'ютерного середовища в освітньому процесі. Демонстраційна модель коливального контуру була доповнена для отримання не лише осцилограми напруги, прикладеної до його елементів, а й осцилограми струму в ньому, що дає змогу додатково продемонструвати зсув фаз між напругою і струмом. Для лабораторної роботи "Дослідження електричного кола з напівпро відниковим діодом" запропоновано розвиток дослідницького характеру, що полягає в отриманні вольт-амперних характеристик інших компонентів (або їх комбінацій) за допомогою інструменту IV-Analysis, що є складовою середовища NI "Multisim 11.0".

Важливою складовою сучасної шкільної освіти і STEM-освіти є лабораторні та навчальні дослідницькі роботи. Застосування цифрових вимірювальних комплексів дає змогу суттєво економити час на вимірювання і математичне оброблення їх результатів. Своєрідним цифровим вимірювальним комплексом може стати сучасний смартфон після встановлення на нього мобільного застосунку Arduino Science Journal або Phyphox (Physical Phone Experiments). Ці застосунки дають змогу зчитувати, записувати й аналізувати дані з датчиків, наявних на конкретній моделі смартфону, а також із зовнішніх датчиків, які входять до складу цифрового вимірювального комплексу, побудованого із застосуванням Arduino. Новітньою компактною платформою сімейства Arduino є Arduino Nano 33 BLE Sense, що містить вбудовану групу сенсорів. Компактність і низьке споживання струму, з одного боку, і можливості мобільних застосунків Arduino Science Journal та Phyphox - з іншого, дають змогу створити на цій платформі автономний портативний цифровий вимірювальний комплекс із бездротовою передачею даних, що надає додаткові можливості й зручності для проведення лабораторних та навчальних дослідницьких робіт. Можливості запропонованого цифрового вимірювального комплексу досліджено на прикладі лабораторної роботи "Визначення ємності та енергії зарядженого конденсатора". У результаті відтворення цієї лабораторної роботи отримано доволі близький збіг розрахункових та експериментальних параметрів. Для розглянутої лабораторної роботи запропоновано подальший розвиток дослідницького характеру.

Одним із ключових завдань для ефективного розвитку STEM-освіти є впровадження сучасних засобів навчання, зокрема цифрових вимірювальних комплексів, які є невід'ємною складовою сучасного STEM-центру, або STEM-лабораторії. Широке застосування цифрових вимірювальних комплексів стримується їхньою високою вартістю. Можливим розв'язанням цієї проблеми є їх створення на базі платформ "Arduino" та сумісних з ними датчиків. Платформи "Arduino" потребують програмування, на вивчення мови якого може знадобитися тривалий час. Розглянуто підхід до побудови цифрових вимірювальних комплексів на платформі "Arduino", який передбачає використання ChatGPT для створення програмного коду. Запропонований підхід розглянуто на двох прикладах. Дослідження засвідчило, що використання платформ "Arduino" у комплексі з інструментом потокового передавання даних "Excel Data Streamer" дає змогу будувати доступні широкому колу педагогів та учнів вимірювальні комплекси для виконання лабораторних робіт і навчальних досліджень. Використання ChatGPT для створення програмного коду суттєво полегшує завдання, звільняючи від необхідності глибокого вивчення мови програмування на початковому етапі. Водночас згенеровані ChatGPT програмні коди містять коментарі до команд, що сприяє поступовому та ненав'язливому засвоєнню мови програмування і, відповідно, розвитку таких важливих для STEM-освіти компетенцій, як алгоритмічне мислення та цифрова грамотність. Платформи "Arduino" дають змогу не лише реєструвати дані, а й виконувати ті чи інші операції керування. Використання інструменту "Excel Data Streamer" забезпечує високі обчислювальні можливості. Загалом запропонований підхід є працездатним, досить гнучким і допомагає оперативно створювати цифрові вимірювальні комплекси під різні задачі.