Jezdím, jezdíš, jezdíme Integrované téma související s automobilismem. (diplomová práce)

MASARYKOVA UNIVERZITA PEDAGOGICKÁ FAKULTA KATEDRA CHEMIE

Jezdím, jezdíš, jezdíme Integrované téma související s automobilismem. (diplomová práce)

Brno 2010

Vedoucí diplomové práce: Mgr. Irena Plucková, Ph.D.

Vypracovala: Kateřina Švandová

„Prohlašuji, ţe jsem závěrečnou diplomovou práci vypracovala samostatně, s vyuţitím pouze citovaných literárních pramenů, dalších informací a zdrojů v souladu s Disciplinárním řádem pro studenty Pedagogické fakulty Masarykovy univerzity a se zákonem č. 121/2000 Sb., o právu autorském, o právech souvisejících s právem autorským a o změně některých zákonů (autorský zákon), ve znění pozdějších předpisů.“ Souhlasím, aby práce byla uloţena na Masarykově univerzitě v Brně v knihovně Pedagogické fakulty a zpřístupněna ke studijním účelům.

V Brně dne 10. prosince 2010

……………………………………………

Děkuji vedoucímu své diplomové práce Mgr. Ireně Pluckové, Ph.D., za odborné vedení, ochotu a poskytování cenných informací. Dále děkuji panu Janu Martofovi za pomoc se získáváním informací a podnětné připomínky k tématu.

OBSAH: 1. ÚVOD ........................................................................................................................... 5 2. CÍLE PRÁCE ................................................................................................................ 6 3. METODIKA ................................................................................................................. 7 4. TEORETICKÁ ČÁST .................................................................................................. 8 4.1. Historie automobilismu .......................................................................................... 8 4.1.1. Historie automobilismu v datech .................................................................. 11 4.2. Z čeho jsou automobily vyrobeny ........................................................................ 12 4.2.1. Karoserie a podvozek .................................................................................... 12 4.2.1.1. Jak šel čas s automobilovou karoserií .................................................... 12 4.2.1.2. Automobilové karoserie dneška ............................................................. 13 4.2.1.2. Podvozek ................................................................................................ 14 4.3. Co automobily pohání .......................................................................................... 15 4.3.1. Druhy motorů ................................................................................................ 16 4.3.1.1. Záţehové motory.................................................................................... 16 4.3.1.2. Vznětové motory .................................................................................... 20 4.3.1.3. Elektromotory ........................................................................................ 22 4.3.2. Srovnání motorů ............................................................................................ 24 4.4. Paliva .................................................................................................................... 24 4.4.1. Historie vzniku paliv ..................................................................................... 25 4.4.2. Druhy paliva .................................................................................................. 26 4.4.2.1. Ropa ....................................................................................................... 27 4.4.2.2. Zemní plyn ............................................................................................. 31 4.4.3. Biopaliva ....................................................................................................... 31 4.4.4. Alternativní paliva......................................................................................... 32 4.5. Chemie v automobilu ........................................................................................... 32 4.5.1. Motorové oleje .............................................................................................. 33 4.5.2. Provozní kapaliny ......................................................................................... 35 4.5.3. Akumulátor ................................................................................................... 37 4.5.4. Katalyzátor .................................................................................................... 39 4.5.5. Pneumatiky.................................................................................................... 41 4.6. Doprava a ţivotní prostředí .................................................................................. 43 5. PRAKTICKÁ ČÁST................................................................................................... 47 5.1. Co je označováno výukovým programem............................................................ 47 5.2. Jak se tvoří výukový program .............................................................................. 48 5.3. Modelová příprava výukového programu ............................................................ 48 5.4. Kompetence vycházející z výukového programu ................................................ 49 5.5. Výchovně-vzdělávací cíle výukového programu ................................................. 50 5.6. Pojmy opěrné a nové ve výukovém programu ..................................................... 51 5.7. Scénář výuky výukového programu..................................................................... 52 5.8. Metodika výukového programu ........................................................................... 53 5.9. Sebereflexe průběhu výukového programu ......................................................... 55 5.10. Přílohy k výukovému programu ........................................................................ 55 6. ZÁVĚR ....................................................................................................................... 73 RESUMÉ ........................................................................................................................ 74 CITOVANÁ LITERATURA A INTERNETOVÉ ZDROJE ......................................... 75 POUŢITÁ LITERATURA ............................................................................................. 78

1. ÚVOD Automobilismus a s ním spojené výhody i problémy jsou v současné době velmi diskutovaným tématem. Děti se učí jednotlivé věci týkající se dopravy a automobilismu během celé školní docházky. Ale jak vlastně všechny tyto informace a vědomosti vyuţít v reálném ţivotě? Praktické vyuţití informací a výsledků není na současných základních školách příliš řešeno. Rozhodla jsem se proto kusé informace, které ţáci získávají v průběhu vzdělávání v tomto tématu na ZŠ, spojit do výukového programu. Diplomová práce vychází z rešerše odborné literatury a z ní vycházející tvorby výukového programu na téma Doprava a automobilismus. Moji diplomovou práci tvoří dvě základní části. Teoretická část je zaměřená na základní informace o motorech, palivech (v současnosti vyuţívaných i alternativních) a jejich výrobě a zpracování. Praktická část je spojením poznatků získaných řešerší literatury ve výukový program. Tento program je koncipován pro ţáky 9. ročníku základní školy. Jde o integrované téma, které ţáky naučí, jak správně spojovat znalosti získané během školní docházky odděleně, v různých předmětech. Jedná se zejména o poznatky z fyziky, chemie, biologie a částečně také geografie. Součástí praktické části diplomové práce je rovněţ praktické ověření výukového programu v reálné výuce na základní škole.

5

2. CÍLE PRÁCE 1. Rešerše literatury související s automobilismem. 2. Zpracování informací z dostupných zdrojů do souvislého textu, vyuţitelného jako podkladový materiál pro učitele základních škol. 3. Tvorba výukového programu. 4. Odučení výukového programu na základní škole, zhodnocení vhodnosti výukového programu, sebereflexe. 5. Tvorba webové stránky s názvem autaveskole.cz vycházející z diplomové práce.

6

3. METODIKA 1. Rešerše literatury Z dostupných literárních a internetových zdrojů jsem vybrala pasáţe související s automobilismem, jeho specifika a zajímavosti. 2. Vytvoření výukového programu Získané informace jsem rozčlenila do kapitol a doplnila aktivity, pracovní listy, laboratorní práce a závěrečný test.

3. Ukázková hodina Po domluvě s vyučujícími chemie a fyziky na ZŠ Košinova, Brno, jsem výukový program aplikovala na hodinu chemie v deváté třídě. Pomocí sebereflexe a názoru vyučujících chemie a fyziky jsem program zhodnotila a na základě zjištění upravila jeho podobu a rozšířila některé kapitoly.

4. Vytvoření webové stránky Pomocí programu PSPad jsem vytvořila webovou stránku, na které je moţné získat jednotlivé scénáře hodiny, metodiku práce se ţáky, jednotlivé pracovní listy a doplňující obrazové komponenty.

7

4. TEORETICKÁ ČÁST 4.1. Historie automobilismu Ţádný z výtvorů moderního člověka neprošel tak razantním a rychlým vývojem jako je tomu u automobilu. Tři kola původního motorwagenu se v krátkém čase rozmnoţila a ustálila se na dnes obvyklém počtu čtyři. [1] Jiţ od pradávna byl člověk nucen cestovat, ať uţ kvůli své ochraně nebo za potravou. Svojí povahou není člověk schopen dlouhodobě vyvinout takovou rychlost, kterou by potřeboval, obzvláště při přepravě na dlouhé tratě a se zátěţí. Proto lidé jiţ ve starověku začali pouţívat k dopravě a přepravě domácí zvířata. Vynález kola znamenal jeden z převratů v dopravě, protoţe povozy taţené hospodářskými zvířaty člověku umoţnily efektivněji vyuţít sílu těchto zvířat a také mu umoţnily zvýšit objem přepravovaných věcí. Historie motorových vozidel je doloţena jiţ z 18. století. Převrat způsobil vynález parního stroje. Jeho historie je spojena především se jmény Angličana T. Newcomena, a zejména skotského mechanika J. Watta. Základem parního stroje byl pohyb pístu v uzavřeném válci. Tento pohyb byl způsoben parou přiváděnou z parního kotle, pod kterým se topilo. Pára byla přiváděna do válce na jednu stranu pístu. Stlačená pára posunula píst a jeho přímočarý pohyb se přenášel pomocí systému pák na otáčivý pohyb kola. Aby se píst dostal do původní polohy, bylo nutné páru ochladit, aby zkapalnila. Časem došlo k vylepšení, kdy se díky pomocnému pístu podařilo přivádět páru z kotle střídavě na obě strany pístu. Tím se zdvojnásobila práce, kterou pára konala a zvýšila se účinnost parního stroje. Nevýhodou parních strojů byla mimo jiné jejich značná hmotnost a nízká účinnost, která se pohybovala pouze okolo 10 %. [2] První automobil (parostroj) byl zkonstruován roku 1769 Francouzem Nicolasem Josephem Cugnotem. Tento vůz byl sestrojen ze dvou vojenských parních tahačů a dosahoval maximální rychlosti 3,6 km/h. U nás je spojováno vyuţití parovozů s Josefem Boţkem a rokem 1815. Předpoklad pro rozvoj automobilismu však dal aţ vynález spalovacího motoru Němce Nikolause Otta z roku 1863. [3] Vznik prvního automobilu se datuje do třetí čtvrtiny 19. století. Nejprve se lidé pokoušeli sestrojit „něco“, co by jim pomohlo s prací na poli a nahradilo zvěř, která tahala pluhy a jiná hospodářská zařízení. [4] Na počátku 19. století se dařilo konstruovat 8

vozy, stále parní stroje, ale jiţ s vyšší rychlostí. Nic se ovšem nezměnilo na jejich těţkopádností a náročnosti. Zvrat nastal v druhé polovině 19. století, kdy se konstruktérům podařilo poprvé zprovoznit spalovací motor. V letech 1862 aţ 1866 vyvinul Nicolaus Otto první čtyřdobý spalovací motor. [5] Dne 29. ledna 1886 byla Karlem Benzem na patentním úřadě podána ţádost o zaregistrování vozu. Za 120 let svojí existence se stalo auto součástí kaţdodenního ţivota. [6] Patentní spis DRP 37435 (viz obr. 1) dodnes platí jako rodný list automobilu. Jde o revoluční vynález, který jako ţádný jiný ovlivňuje ţivot dnešního světa, který ale také člověka moţná i zahubí... . I kdyţ je automobil vynálezem relativně mladým, dokázal do ţivota moderního člověka proniknout v nebývalé míře. Ovlivňuje kaţdodenní ţivot, je dobrým sluţebníkem, ale i zlým pánem. [7]

Obr. 1 Patentní spis DRP 37435 [7] Benzův automobil měl tři kola a téměř ţádné brzdy (viz obr. 2). Karl Benz se ovšem neomezil na pouhé zasazení spalovacího motoru do povozu. Postavil auto, které se samo hýbalo uţ ze své podstaty. Uvědomil si, ţe charakteristiky automobilu musí být docela jiné, neţ ty, které má koňský povoz. Benzův první motor měl horizontálně uloţený píst válce, čím byl lépe vyuţit prostor. Plochému jednoválci dodával pali-

9

vo karburátor. Zapalování bylo elektrické se ţhavící svíčkou, motor se chladil vodou. [6]

Obr. 2 První automobil sestrojený Karlem Benzem [6]

Je samozřejmé, ţe kaţdý z automobilů musel někdo vymyslet, navrhnout a nakonec jej zkonstruovat. V počátcích automobilového průmyslu však lidé neměli počítače, které jsou v dnešní době nepostradatelnou pomůckou. Většina vozidel postavená v 19. a 20. století, byla sestrojena jako amatérský pokus vytvořit automobil. [7] K rozmachu automobilismu došlo aţ na začátku 20. století, kdy se objevila v průmyslových zemích řada výrobců automobilů. Jednalo se o Benz a Opel v Německu, Peugeot a Renault ve Francii a Fiat v Itálii. V českých zemích to byla automobilka Laurin-Klement (později Škoda), Praga a Kopřivnická vozovka (později Tatra). [3] První automobil byl vyroben v českých zemích roku 1898, jmenoval se President a vyrobila jej Kopřivnická vozovka. Přelom ve výrobě automobilů znamenalo rozvinutí masové sériové výroby ve Fordových závodech v USA, kdy se ustálila klasická konstrukce automobilu skládající se z motoru, převodovky, podvozku, elektrického systému, řízení a karoserie. [3] Elektromobily, jejichţ vývoj stále probíhá, se konstruují jiţ od konce 19. století; u nás se jimi zabývali František Křiţík a Emil Kolben. [3]

10

4.1.1. Historie automobilismu v datech 29. ledna 1886 podal Karl Benz na patentním úřadě ţádost o zaregistrování svého Patent Motorwagen. 29. ledna 1886 - Datum zrodu automobilu; Karl Benz získal patent na tricykl (jednoválcovou tříkolku). 1888 – Pneumatika plněná vzduchem, která byla vynalezena anglickým zvěrolékařem Johnem Dunlopem. 1889 – Vznik první automobilové továrny Panhard a Levasor ve Francii. 1892 – Patent na motor spalující naftu. První fungující prototyp byl sestrojen Rudolfem Dieselem aţ roku 1897. 1893 – Ve Francii byla zavedena povinná registrace automobilů pomocí číslovaných tabulek. 1897 - V Kopřivnici byl vyroben první automobil ve střední Evropě. O rok později byl vyroben první nákladní automobil. 1913 – Pásová výroba zavedená Henrym Fordem, která umoţnila vyrábět auta v masovém měřítku. 1924 - Vyroben první nákladní vůz s naftovým motorem. 1951 – Vyvinut posilovač řízení, který byl původně sestrojen pro těţké nákladní automobily. 1965 – První vůz s pohonem na všechna čtyři kola. 1973 – Objevuje se airbag jako ochrana cestujících v automobilu. 1975 - V Americe byl poprvé pouţit katalyzátor. 1978 – Po desetiletém vývoji se objevuje první ABS (antiblokovací brzdový systém). 1997 – V Japonsku byl vyvinut první hybridní automobil, který je poháněn spalovacím motorem a elektřinou. [8]

11

4.2. Z čeho jsou automobily vyrobeny 4.2.1. Karoserie a podvozek Karoserie tvoří důleţitou část automobilu. Můţeme říci, ţe je to část vozidla, která slouţí k ochraně před vnějšími vlivy (např. počasí, …). Je určená k přepravě osob a nákladu. Zajišťuje nám komfort při cestování a také slouţí jako ochrana při nehodách. Další její funkcí je sniţování aerodynamického odporu, coţ je patrné především na moderních „zaoblených“ automobilech. Karoserie automobilu je rovněţ důleţitým estetickým prvkem daného vozu a mnozí lidé si podle designu karoserie automobil vybírají jakoţto doplněk své image.

4.2.1.1. Jak šel čas s automobilovou karoserií První automobil, Benzův tricykl, byl otevřenou tříkolkou s konstrukcí lehkých vozidel. Jeho tříkolový podvozek a rám byly vyrobeny z ohýbaných a svařovaných ocelových trubek. Motor musel být součástí rámu. Kola byla pouze drátěná, zadní potom měla cínová pouzdra. Sedadlo bylo vyrobeno ze dřeva a spolu s opěrkami bylo, pro pohodlí cestujících, potaţeno kůţí. Koţená byla i pásová brzda. Postupem času se spolu s vývojem automobilu měnila především jeho karoserie. Bylo potřeba automobil uzavřít, aby cestující nebyli vystaveni vnějším vlivům. Začal se vyrábět dřevěný rám, ke kterému se přidávaly ocelové plechy. Aby tyto plechy nerezavěly, začaly se z vnějšku ošetřovat nátěry. Zpočátku byly veškeré práce na automobilu prováděny ručně. Automobily byly kvalitní, ale jejich výroba byla zdlouhavá a náročná. Dnes se jiţ zcela přešlo k pásové tovární výrobě. Nové výzkumy přinášely do výroby stále nové materiály. Od původních celodřevěných konstrukcí se přecházelo k dřevěným rámům pokrytým plechy, ale také, např. během druhé světové války, kdy se kovy vyuţívaly především k výrobě zbraní, proutím (proutěné karoserie), lisovaným papírem apod. Nejvýznamnějším objevem této doby byl bezesporu duroplast, pouţitý poprvé roku 1958. Tento plast byl základem Trabanta. Karoserie vyrobená z duroplastu měla hned několik výhod – byla velmi lehká, odolávala menším nárazům, nekorodovala, a jednotlivé díly skeletu automobilu (blatníky, dveře, střecha, kapota) bylo moţné snadno opravit pouhou jejich výměnou. Z chemického hlediska jsou základem duroplastu tři typy syntetické pryskyřice a bavlněné plnivo. Duroplastové automobilové díly byly zpracovávány lisováním. Pouze některé ne12

přesnosti nebo nutné úpravy byly dodatečně prováděny ručně. Ve své době byly známy i základní parametry duroplastu. Hustota 1,38 kg/dm3, tepelná soudrţnost 120°C a mez zlomu při prohnutí 150 aţ 180 MPa. [9] Spolu se zánikem výroby Trabanta se duroplast v automobilovém průmyslu přestal pouţívat. S nástupem dnešní doby se na stavbu automobilů začala pouţívat řada dalších materiálů. Dnes jsou vyuţívány především běţné konstrukční oceli, nízko- a vysokolegované oceli, zušlechtěné tepelným zpracováním. Dále je vyuţíváno korozivzdorné oceli s transformačně indukovanou pevností, nerezové oceli, tvárné litiny a hliníkové slitiny. V interiéru jsou potom pouţívány různé druhy tkanin a plastů.

4.2.1.2. Automobilové karoserie dneška Z historického hlediska můţeme karoserie rozdělit na podvozkové, polonosné a samonosné. Karoserie je buď vyráběna přímo s podvozkem, nebo je nejprve vyroben pouze podvozek, který je následně „okarosován“. Dnes nejrozšířenějším typem karoserie je karoserie samonosná. Pouţívá se u všech osobních automobilů. Samonosná karoserie tvoří tuhý, ale zároveň pruţný celek, který nepotřebuje rám podvozku jako nosný prvek. Nápravy jsou upevněny přímo na karoserii, stejně tak je na ní zavěšen i motor s převodovkou. První automobil, který byl koncipován na základě samonosné karoserie, byla roku 1922 Lancia Lambda.

Obr. 3 Samonosná karoserie [10] 13

Podvozková karoserie se upevňuje na podvozek nebo na strojový spodek vozidla (jeho tuhost umoţňuje i jízdu bez karoserie). Nosnou částí této karoserie je rám, k němuţ jsou přichyceny jak podvozek, motor a převodovka, tak i další části poháněcí soustavy. Tento typ karoserie je s rámem spojen pruţně. Dnes se tato karoserie pouţívá pouze u uţitkových a terénních automobilů. Polonosná karoserie je rovněţ napojena na rám, ale na rozdíl od podvozkové karoserie se podílí na zachycení působících sil. S rámem je pevně spojena, jde však rozebrat. Je vyuţívána u automobilů typu roadster.

4.2.1.2. Podvozek Podvozek je část vozidla sloţená z přední a zadní nápravy, odpruţení, kol, brzdové soustavy a také sem zahrnujeme řízení. Z hlediska umístění hnacího ústrojí (motoru, spojky, převodovky a rozvodovky) existují celkem tři základní koncepce osobních automobilů (viz ob. 4), které mají do značné míry vliv na jízdní vlastnosti. Pokud mluvíme o přední nápravě, je tato vţdy nápravou řídící, umoţňující nám změnu směru jízdy. Podle toho, která z náprav je nápravou hnací, rozlišujeme automobily s předním pohonem, zadním pohonem a klasickou koncepcí. Kaţdá koncepce má své výhody i nevýhody, a proto ţádná z nich není automobilovými výrobci pouţívaná tak, aby z trhu vytlačila ty ostatní. Klasická koncepce, vyuţívaná v hojné míře ve 2. polovině minulého století, spočívá v umístění motoru a převodovky dopředu, rozvodovka je umístěna vzadu. Hnací nápravou je tedy náprava zadní. Přenos hnacího momentu (hnací síly) je přenášen spojovacím nebo kloubovým hřídelem. Její výhodou je velký a dobře přístupný zavazadlový prostor. Nevýhodou jsou nadměrné vibrace a hluk způsobený spojovací hřídelí. Zadní pohon má uloţeny všechny části hnacího ústrojí u zadní hnací nápravy. Tento typ pohonu se vyuţíval hlavně dříve, dnes jiţ není rozšířený. Výraznou výhodou této koncepce je zatíţení zadní (pohonné) nápravy při jízdě do kopce a při akceleraci, kdy je plně vyuţita hnací síla. Nevýhodou je přílišné zatíţení zadní nápravy a odlehčení přední nápravy, coţ způsobuje problémy především v zatáčkách na mokré vozovce a v zimě na náledí. Nedostatečný je také zavazadlový prostor umístěný pod kapotou.

14

U předního pohonu jsou všechny části (motor, převodovka i rozvodovka) umístěny u přední hnací nápravy. Tato koncepce je v současnosti nejvíce rozšířená. Její výhodou je velký a snadno dostupný zavazadlový prostor v zádi vozu, dále moţnost úpravy karoserie na uţitkové aplikace (karoserie typu hatchback1, pick-up2, …). Dalo by se říci, ţe tento automobil je předními koly „táhnut“. Nevýhodou je odlehčování přední nápravy při jízdě do kopce, kdy je sníţeno vyuţití hnací síly předních kol.

Obr. 4 Základní koncepce pohonu automobilů [11] a) koncepce klasická; b) zadní pohon; c) přední pohon

4.3. Co automobily pohání Dnešní automobily pohání motory. Co je to vlastně motor? Existuje spousta definic, já uvedu jen některé. Jak uvádí Motejl a Horejš, motor je stroj, který vykonává práci bez toho, ţe je poháněn jiným strojem. Motory jsou hnací stroje, které přeměňují část vnitřní energie paliva uvolněné hořením na energii pohybovou. [12] Obecně můţeme říci, ţe motor je strojem, v němţ se mění různé druhy energie na energii mechanickou. Pro pohon silničních motorových vozidel se dříve vyuţívaly motory poháněné parou, dnes je rozšířen pohon na elektrickou energii a plyn. Dále jsou vyuţívány spalovací motory (záţehové) a také motory vznětové. Spalovací motory dělíme podle působení spalin. Jedná se o motory pístové, lopatkové (plynové turbíny) a tryskové (smíšené). Pro pohon automobilů nejvíce vyuţíváme motory pístové, které mají při daném výkonu nejmenší hmotnost, jsou schopny provozu okamţitě a mají dobrou účinnost. Jejich nevýhodou je poměrně velká hlučnost a emise škodlivin ve výfukových ply1

Hatchback = třídveřová nebo pětidveřová, dvouprostorová karoserie s výklopnou zadní částí, která se zádí automobilu splývá 2 Pick-up = dvoumístná karoserie, původně měla odkrytý nákladový prostor, dnes jiţ standardně vybavována plechovou nástavbou loţné plochy

15

nech. Z těchto důvodů se neustále zvyšuje zájem o konstrukce motorů s jiným zdrojem pohonu. Jsou to zejména teplovzdušné motory a motory parní a elektrické. [13] Pístové motory dělíme podle několika hlavních hledisek, kterými jsou: - druh paliva, - způsob tvoření směsi, - způsob spalování paliva, - účel a použití motoru. [13] Podle druhu paliva dělíme motory na dvě základní skupiny. Jsou to motory na plynné a kapalné palivo. Jako plynné palivo se pouţívá zemní plyn a směs propanu a butanu. Jako kapalné palivo se vyuţívá benzin a nafta. Nejrozšířenějšími typy motorů na kapalná paliva jsou: a) zážehové motory: Palivem je benzin. Jsou pouţívané především k pohonu silničních motorových vozidel, osobních, nákladních automobilů, motocyklů apod. Motory se pouţívají i k pohonu různých malých hospodářských, sportovních a jiných vozidel. b) vznětové motory: Palivem je nafta. Pouţívají se k pohonu těţkých nákladních automobilů, osobních vozidel, traktorů, stavebních a jiných strojů. Vyuţívají se také v lodní dopravě, energetice a ţelezniční dopravě. Při posuzování motorů mluvíme především o jejich účinnosti. Účinnost je poměr vstupní a výstupní práce. Jak uvádí Clark, i teoreticky dokonalý motor má menší účinnost neţ 100 %. Ve skutečných motorech je účinnost obvykle mezi 40 a 50 % kvůli energetickým ztrátám, jako je tření, odpadové teplo a hluk.

4.3.1. Druhy motorů 4.3.1.1. Zážehové motory Revoluci v dopravě způsobil počátkem 20. století vynález benzinového motoru. Vozidla s těmito motory brzy vytlačila vozidla na parní či plynový pohon. I ve vzduchu létala letadla poháněná benzinovými motory aţ do doby, kdy se objevil motor proudový. [14] Záţehové motory (motory benzinové, spalovací) jsou motory s vnitřním spalováním. K uvedení věcí do pohybu je u nich vyuţívána sílu výbuchu směsi benzinu 16

a vzduchu. Pracují buď ve čtyřdobém cyklu (ten je častější) nebo v cyklu dvoudobém. Z hlediska práce je princip u obou typů podobný. Jedná se o sání nebo vstřik paliva, jeho vznícení, expanzi a výfuk horkých plynů.

Obr. 5 Záţehový motor [zdroj: výukový program Fyzika zajímavě - Termika] Záţehový motor je takový mechanický tepelný stroj, který spálením paliva přeměňuje jeho chemickou energie na energii mechanickou a tepelnou. Důleţitá je především energie mechanická, která slouţí jako pohon jiných strojních zařízení. Principem práce benzinového motoru je zapálení směsi paliva a vzduchu ve válci elektrickou jiskrou, kterou vytvoří zapalovací svíčka. Tyto motory pracují s niţším tlakem a jejich nejvyšší točivý moment a nejvyšší výkon jsou ve vyšších otáčkách. Jejich chod je tichý a pravidelný. Nejpouţívanějším druhem paliva pro záţehové motory jsou benziny vyráběné z ropy. Vzhledem k ochraně ţivotního prostředí se hledají stále nové druhy a typy paliv. Omezení je však způsobeno tím, ţe benzin je pro tento účel vhodný svými vlastnostmi, snadnou manipulací a dostupností v potřebném mnoţství. [13]

17

Na automobilové benziny klademe tyto obecné poţadavky: - musí mít dobrou odpařitelnost, to znamená, ţe odpar musí vzrůstat především se stoupající teplotou; - nesmí obsahovat těţší frakční sloţky, které by mohly způsobit ředění oleje a zvýšit obsah škodlivin ve výfukových plynech; - nesmí působit korozívně; - musí být dokonale stabilní ve svém sloţení (především kvůli jeho skladovacím dobám); - musí mít ţádoucí spalovací vlastnosti. V rámci ochrany ţivotního prostředí dochází k neustálému sniţování olovnatých přísad do benzinů. Tyto přísady jsou však nutné pro správné fungování starších motorů. Proto majitelé starších automobilů pouţívají tzv. aditiva. Kvalitu benzinu udává tzv. oktanové číslo. Je to bezrozměrné číslo, které vyjadřuje vliv sloţení paliva na detonace a klepání motoru a také na zmenšování jeho výkonu. Motejl a Horejš ve své publikaci uvádějí, ţe oktanové číslo je označením míry odolnosti paliva proti detonačnímu hoření. Oktanové číslo zjišťujeme laboratorně porovnáním vlastností benzinu se směsí dvou uhlovodíků. Prvním z nich je heptan, který má oktanové číslo 0 (viz obr. 6), druhým je uhlovodík s rozvětveným uhlíkatým řetězcem (přesně 2,2,4-trimethylpentan), který má oktanové číslo 100 (viz obr. 6). Příkladem je benzin s oktanovým číslem 95, který se chová jako směs 95 dílů 2,2,4-trimethylpentanu a 5 dílů heptanu. [15] Oktanové číslo je moţné zvyšovat změnami sloţení benzinu, tzv. reformováním, kdy se z uhlovodíku s nerozvětvenými nebo málo rozvětvenými řetězci vznikají řetězce bohatě rozvětvené. Jedná se převáţně o zvýšení obsahu aromatických látek (hlavně methyl-terc-butyletheru). Zvětšení oktanového čísla lze také docílit přidáním olova. Dnes se jiţ vyrábí také tzv. bezolovnaté benziny, ve kterých je výrazně sníţen obsah olova (aţ na 0,013 g/dm3, jak uvádějí Motejl a Horejš).

Obr. 6 Uhlovodíky vyuţívané pro zjišťování oktanového čísla [15] 18

Čtyřdobý zážehový motor Čtyřdobý záţehový motor (neboli čtyřtaktní motor, čtyřtakt) je pístový motor, který pracuje na čtyřech pohybech pístu. První čtyřdobý motor byl sestrojen roku 1876 německým inţenýrem Nicolausem Ottem (viz kapitola 4.1). Základem činnosti motoru je jeho pracovní oběh. U čtyřdobých motorů proběhne sled všech fází za 4 zdvihy pístu, tj. za dvě otáčky klikové hřídele. [13] Pracovní fáze čtyřdobého záţehového motoru (viz obr. 7): 1) Sání: Sací ventil se otvírá, výfukový ventil je uzavřen. Píst se pohybuje směrem dolů. Do válce je nasávána pohonná směs benzinu a vzduchu vytvořená v karburátoru. 2) Stlačování (komprese): Při stlačování jsou oba ventily uzavřeny. Píst se pohybuje nahoru a stlačuje pohonnou směs. V okamţiku, kdy se píst blíţí horní úvrati, přeskočí ve válci jiskra a zapálí směs. 3) Rozpínání (expanze): Oba ventily jsou uzavřeny, zápalná směs prudce shoří, vytvořené plyny stlačují píst dolů. Tento tlak (zdvih) je pracovní. 4) Výfuk: Při výfuku je sací ventil uzavřen, výfukový se otevírá. Píst při pohybu nahoru vytlačuje spálené plyny mimo válec do výfuku. [12]

Obr. 7 Schéma principu čtyřdobého cyklu [16] 19

Dvoudobý zážehový motor Jedná se o nejjednodušší typ motoru. Je vyţíván v některých malých autech, ale především u motocyklů. U dvoudobého záţehového motoru je, na rozdíl od čtyřdobého, pracovní kaţdý zdvih pístu. Můţeme tedy říci, ţe kaţdá druhá doba je pracovní. Při pohybu nahoru je stlačována směs benzinu a vzduchu nad pístem a současně je do prostoru pod pístem nasávána další dávka směsi. Stlačená směs je zapálena jiskrou. Plyny, které při zapálení vzniknou, stlačí píst zpět do spodní části válce. Při pohybu dolů píst vytlačuje novou dávku nahoru. Tato nová směs vytlačí výfukové plyny a je stlačena do prostoru nad pístem. Píst svým pohybem nahoru a dolů otáčí klikovou hřídelí spojenou se setrvačníkem, který převádí energii na plynulý pohyb a nutí tím píst pohybovat se směrem vzhůru v druhé části kaţdého cyklu. [14] Dvoudobý motor má oproti čtyřdobému motoru vyšší měrný výkon. Ten je dán dvojnásobným počtem cyklů na jednu otáčku. Má však niţší účinnost, protoţe komprese nebo expanze musí být zkráceny. To souvisí i s ţivotním prostředím. Dvoudobý motor je z tohoto hlediska méně vhodný, protoţe zkrácením celé pracovní doby dochází ke změnám v mnoţství vstřikovaného paliva a tím i ke změnám sloţení výfukových plynů. Ty obsahují větší mnoţství nespálené směsi paliva se vzduchem a jsou méně ohleduplné k ţivotnímu prostředí.

4.3.1.2. Vznětové motory Vznětový motor byl vynalezen roku 1897. Sestrojil jej německý inţenýr Rudolf Diesel. Odtud pochází také rozšířený název Dieselův motor, nebo zkráceně diesel. V dnešní době je nejvýznamnějším druhem pouţívaných spalovacích motorů. Palivem vznětového motoru je nafta, která je vstřikována přímo do válce motoru. Tento typ motoru nemá ani karburátor ani zapalovací svíčku. Ke vznícení paliva dochází samovolně na základě teploty stlačeného vzduchu. Teplota stlačeného vzduchu se pohybuje kolem 900°C.

20

Obr. 8 Vznětový motor [zdroj: výukový program Fyzika zajímavě - Termika] Princip vznětového motoru je odlišný od principu záţehového motoru (viz obr. 9). Nasává se samotný vzduch (1), který je poté stlačován v prostoru představujícím přibliţně 5 % původního objemu (2). Tím je dosahováno mnohem vyššího kompresního poměru neţ je tomu u záţehového motoru. Díky velkému stlačení vzduchu dojde k jeho zahřátí na vysokou teplotu, takţe po vstřiku paliva v horní části válce (3) se směs paliva a vzduchu sama vznítí. Při vznícení je píst stlačen směrem dolů (4). Pohybem klikového hřídele se píst opět vytlačí nahoru, otevře se výfukový ventil a zplodiny spalování unikají výfukovým potrubím do ovzduší (5). [16] Vznětový motor je účinnější neţ záţehový motor a má i vyšší hmotnost. Záţehový motor je na rozdíl od motoru vznětového koncepčně jednodušší, zpravidla i menší, neboť je vyrobený z materiálů s vysokým podílem komponentů z lehkých slitin a také odolává menšímu termodynamickému a mechanickému zatíţení.

21

Obr. 9 Schéma vznětového motoru [16]

4.3.1.3. Elektromotory Nejjednodušší elektrické stroje pouţívají elektrickou energii ke konání práce obvykle jejím převedením na mechanickou energii. V elektrických motorech vytváří interakce magnetických a elektrických polí rotační pohyb. Ve větších elektromotorech na stejnosměrný elektrický proud (stejnosměrných motorech) se budí magnetické pole elektromagneticky. Proud, který pohání motor, „teče“ závity cívky, která se můţe v magnetickém poli otáčet. Proud „teče“ do cívky přerušovaným kovovým krouţkem zvaným komutátor. Skutečné motory mají mnoho cívek, které tvoří rotující kotvu. [17] U střídavého proudu (střídavý motor, asynchronní), kdyţ „teče“ proud vodičem v magnetickém poli, vodič se pohybuje. Kdyţ proud „teče“ cívkou v motoru, cívka rotuje. Po částečném otočení obrátí komutátor směr toku proudu v cívce, a tím udrţuje její rotaci. Směr proudu se mění rychle. Proto nepotřebují střídavé motory segmentovaný komutátor. Aby se však kotva začala vůbec točit a také aby se točila ve zvoleném směru, mají komerční střídavé motory ještě jednu stacionární cívku. Společně se závity, které vytvářejí magnetické pole motoru, je stacionární cívka zdrojem sekundárního magnetického pole. Toto pole se otáčí a táhne kotvu za sebou. [17] 22

Principy elektrického motoru se nejlépe ilustrují na jednoduchém zařízení, které má cívku pouze o jedné smyčce (viz obr. 10). Nalevo je stejnosměrný motor. Střídavý motor je znázorněn vpravo. Do obou zařízení přichází elektrický proud, který motorem otáčí (na obrázku motor pohání kladku). Ve stejnosměrném motoru prochází proud párem uhlíkových kartáčků, které jej přivedou na komutátor se dvěma segmenty. Komutátor obrací směr proudu při každé půlotáčce, aby se cívka točila v magnetickém poli stále stejným směrem. Směr střídavého proudu se mění rychle 50 nebo 60krát za sekundu a z tohoto důvodu nepotřebuje střídavý motor komutátor. [17]

Obr.10 Eletromotory [17] Elektrická vozidla neznečišťují prostředí, proto se dnes hojně vyuţívají. Elektrické lokomotivy obvykle pouţívají vysokonapěťového střídavého proudu z elektrického vedení, který je transformován na niţší napětí a usměrněn k pohonu stejnosměrných dopravních motorů. Systémy městské dopravy a vlaky metra obvykle vyuţívají stejnosměrný proud. Ten prochází třetí kolejí v trati. Silniční vozidla pouţívají baterie. Neustále však pokračuje výzkum a vývoj palivových článků pro tento účel. [17]

23

4.3.2. Srovnání motorů Palivo vyuţívané pro záţehové a vznětové motory pochází z ropy, jejíţ zásoby na Zemi se pomalu vyčerpávají. Elektrické motory nepouţívají pohonné hmoty přímo. Potřebují však elektrický proud, který můţe také pocházet z elektrárny spalující ropné produkty. Ovšem existuje jeden typ motoru, který tyto problémy nemá. Jedná se o člověka a jeho sílu. [18] Tab. 1 Srovnání motorů [18] Motor

benzinový

vznětový

elektrický

člověk

Zdroj energie

benzin dobrý výkon při nízké ceně i hmotnosti

nafta používá méně paliva než benzinový motor

baterie tichý, neznečišťuje vzduch, pracuje dobře při nízkých rychlostech

potrava tichý, malé znečištění vzduchu, pracuje dobře při nízkých rychlostech pohonné látky lze pěstovat špatný výkon při rychlých přesunech velkých nákladů

Výhody

Nevýhody

těžší a dražší než benzinový motor špatný výkon při nízkých rychlostech, potřebuje spojku a rychlostní skříň znečišťuje atmosféru, palivo nelze obnovit

baterie jsou velmi těžké a nelze uchovávat velké množství energie

4.4. Paliva Pokud bychom měli definovat pojem palivo, dalo by se říci, ţe se jedná o chemické látky nebo jejich směsi, které mají za předem daných podmínek (tlak, elektrická jiskra, …) schopnost začít chemickou reakci spalování, během níţ se uvolňuje chemická energie přeměňovaná na energii tepelnou, kterou je moţné dále vyuţít (v našem případě je mechanicky převedena na točivý moment pohánějící automobil).

24

Aby bylo pouţívání paliva výhodné, musí splňovat několik poţadavků: - se vzduchem vytvoří takovou zápalnou směs, která po hoření zanechá co nejméně škodlivých látek, - má maximální obsah aktivních látek, které uvolňují teplo. Dalším kritériem jsou vhodné fyzikální vlastnosti, mezi které řadíme: - výhřevnost - zápalnost - rychlost spalování - odpařivost - teplota bodu samovznícení (zápalu) - chemické sloţení Kromě těchto poţadavků musí být palivo dostupné, musí mít co moţná nejniţší cenu, musí být moţné ho bezpečně přepravovat a musí být snadno skladovatelné. Pokud bychom hovořily o skupenství, můţeme nalézt paliva plynná (zemní plyn, vodík, svítiplyn, koksárenský plyn, generátorový plyn, …), paliva kapalná (benzin, nafta, petrolej, topný olej, …) a paliva pevná (uhlí, koks, …). Výrazně největší podíl z hlediska vyuţití mají paliva uhlovodíková. Jsou vyráběna z ropy, zemního plynu a dalších olejnatých látek. Kvůli době a podmínkám vzniku mluvíme o těchto palivech jako o palivech fosilních. Jejich pouţívání v masové míře souvisí s počátkem průmyslové revoluce. Mnoţství zdrojů fosilních paliv je značně omezené a jejich zásoby jsou vyčerpatelné. Lidé se je proto snaţí nahrazovat jadernou energií nebo obnovitelnými alternativními zdroji. V dnešní době je automobilová doprava jedním z nejvýznamnějších faktorů, které ovlivňují kvalitu ţivotního prostředí. Proto vidíme, ţe všechny země této problematice věnují pozornost a stanovují emisní limity pro spalování paliv jednotlivými typy motorových vozidel. Dalším faktorem jsou přísné poţadavky na vlastnosti pouţívaných paliv. Cílem je sníţení negativních vlivů dopravy na kvalitu ţivotního prostředí (především na sniţování obsahu skleníkových plynů v ovzduší).

4.4.1. Historie vzniku paliv Ropa a zemní plyn vznikaly v průběhu tisíců a milionů let na dně moří, kde se ve vrstvách bahna, pod tlakem nadloţních vrstev, hromadily zbytky ţivočichů a ros25

tlin, které byly přítomnými anaerobními bakteriemi přeměňovány na kapalnou ropu, zemní plyn, methan a oxid uhličitý. Tento děj probíhal u ropy během druhohor, konkrétně během jury (tj. před 144 – 213 miliony lety), u zemního plynu jiţ během karbonu (prvohory, před 286 – 300 miliony lety). Tato paliva jsou rozmístěna ostrůvkovitě v pórovitých horninách uloţených na nepropustném podloţí.

Obr. 11 Rozloţení vrstev pod zemským povrchem [19]

4.4.2. Druhy paliva Palivo umoţní po shoření ve válci motoru přeměnu tepelné energie na energii mechanickou, práci. Hoření je prudká oxidace, při které se vyvine teplo. Paliva dělíme na: - tuhá (uhelný prach, dřevo apod.) – jejich spalování v běţných motorech není dosud uspokojivě vyřešeno; - plynná (směs propanu a butanu, svítiplyn, methan apod.) – vyuţívají se jako doplňkové zdroje paliva v motorech i u současných automobilů; - kapalná (ropa a její deriváty, ethylalkohol, methylalkohol) – nejpouţívanější druhy paliva pro spalovací motory. Podle druhu paliva se dělí motory na dvě základní skupiny. Jsou to motory plynové a motory na kapalné palivo. Jako palivo se pouţívá zemní plyn a kapalný benzin a nafta. S rozvojem těţby a distribuce zemního plynu nabývá na významu motor na tento plyn nebo jeho kombinace s benzinem či naftou. Pro speciální účely (vojenské) se v posledních letech vyvíjí motory s pohonem na více druhů kapalného paliva. [3]

26

4.4.2.1. Ropa Ropa (někdy také nazývaná surová nafta či zemní olej) je hnědá aţ nazelenalá hořlavá olejovitá kapalina tvořená směsí uhlovodíků, hlavně alkanů, s charakteristickým zápachem. Je lehčí neţ voda. Její zbarvení je různé – od ţluté, přes zelenou aţ po hnědou či černou barvu. [20] Podle poznatků vznikla pravděpodobně rozkladem zbytků pravěkých rostlin a ţivočichů. Nachází se ve svrchních vrstvách zemské kůry – nejčastěji v oblasti kontinentálních šelfů. Je základní surovinou petrochemického průmyslu. Naleziště ropy jsou pod nepropustnými vrstvami, v hloubkách aţ 8 km pod zemským povrchem. Ropa při těţbě buď vyvěrá pod tlakem, nebo je čerpána. Vyskytuje se společně se zemním plynem. [21] Způsoby těžby ropy Kdysi existovala území, kde ropa sama přirozeně vytékala na zemský povrch. Dnes se ropa získává pomocí vrtů. Společně s ropou je většinou přítomen i zemní plyn, který zajišťuje potřebný tlak, a tak můţe ropa samovolně vytékat. Tento způsob se nazývá primární těžba. Obvykle lze takto získat kolem 20 % ropy obsaţené v dané lokalitě. S postupujícím časem těţby ropy klesá tlak přítomného plynu a ropa přestává samovolně vytékat. Poté je nutno přejít na sekundární způsoby těžby, jakými jsou čerpání ropy pomocí pump (viz obr. 12), udrţování podzemního tlaku vodní injektáţí, zpětným pumpováním zemního plynu, vzduchu nebo CO2. Primárními a sekundárními metodami se podaří vytěţit 25–35 % celkového mnoţství ropy. Terciární metody těžby nastupují v okamţiku, kdyţ uţ ani sekundární metody nestačí. Jde o okamţik, kdy je těţba ještě stále ekonomická, ale její získávání uţ je velmi obtíţné. V těchto situacích je pouţíván princip sníţení viskozity ropy, coţ je většinou docíleno injektáţí horké vodní páry, která vzniká kogenerací (jde o spalování zemního plynu, kdy se vyrábí elektřina. Zároveň se odpadní teplo vyuţívá ke tvorbě vodní páry). Někdy se také ropa rozehřívá zapálením části ropného loţiska. Příleţitostně se pouţívá injektáţ různými detergenty. Terciární metody dovolují vytěţit dalších 5–15 % ropy v nalezišti. [20, 21]

27

Obr. 12 Schéma těţební věţe [zdroj: wikipedie.cz] 1- motor, 2 - protiváha (závaţí), 3 - kyvadlová hlava, 4 - ropovod, 5 - ústí vrtu, 6 - čerpadlo, 7 - ropné písky

Zpracování ropy Ropa se zpracovává frakční destilací. Jde o metodu oddělování sloţek směsí, zaloţenou na rozdílných teplotách varu a kondenzace jednotlivých sloţek. Při frakční destilaci se surová ropa zahřeje na teplotu 350°C. Následně je přečerpána na dno kolony, která slouţí k oddělení jednotlivých frakcí (viz obr. 13). V koloně, po dosaţení bodu varu, stoupají páry ropy do horních pater, kde dochází k jejich ochlazování. Různé frakce kondenzují v různých patrech destilační kolony, odkud jsou jednotlivě ze směsi odváděny. Směs plynných uhlovodíků (propan a butan) jsou jímány aţ na samém vrcholu kolony. Benzin kondenzuje při 70°C a nafta při 140°C. Ke středním frakcím, kondenzujícím při 190 – 320 °C, patří např. petrolej, parafin, motorové a topné oleje. Těţké frakce tvoří mazací oleje a asfalt (kondenzují při teplotě nad 350°C).

28

Obr. 13 Kolona pro frakční destilaci ropy [22] Benzin Frakce ropy získaná při teplotě 70°C. Benzin se jako palivo pro automobilový průmysl začal pouţívat koncem devatenáctého století. Zpočátku byl pouţíván benzin získaný prostou destilací ropy. Jeho vlastnosti byly dány náhodnou skladbou uhlovodíků, především v závislosti na původu ropy. S postupujícím vývojem bylo zjištěno, ţe různé benziny mají různý vliv na výkon motoru. Proto se dnes jiţ benzin získává pouze frakční destilací ropy s předem danou teplotou varu ropy a kondenzace jejích par. Pro zlepšování vlastností automobilových benzinů jsou dnes hojně vyuţívána aditiva. Tyto aditiva můţeme rozdělit do několika skupin podle toho, jaký mají vliv na fungování automobilu a motoru. Kromě zvyšovače oktanového čísla se jedná především o detergenty, antioxidanty, inhibitory koroze a deaktivátory kovů. O aditivech hovoříme téţ jako o antidetonátorech. Obecně jsou to látky, které přidáváme do paliva na úpravu oktanového čísla a pro zlepšení antidetonačních vlastností. Jedná se o látky neuhlovodíkové povahy, které se začaly pouţívat jiţ před 2. světovou válkou. Musí spl29

ňovat základní vlastnosti, kterými jsou převádění aktivních látek (radikálů) na látky „netečné“ a podpora shlukování těchto radikálů za účelem jejich vyřazení z činnosti. Obecně se tedy dá říci, ţe antidetonátory brzdí mnoţství radikálů, čímţ zabraňují vzniku řetězových reakcí při spalování paliva. Dříve nejrozšířenějším antidetonátorem bylo tetraethylolovo (zkratka TEO), coţ je chemicky Pb(C2H5)4. Je to ethylenová kapalina (tzv. ethylfluid – roztok TEO v toluenu). Jedná se o bezbarvou, vysoce jedovatou kapalinu, jejíţ teplota varu je 199°C. [23] Mezi dnes nejpouţívanější antidetonátory řadíme látky odvozené od etheru. Jsou to methyltercbutylether3 (MTBE), ethyltercbutylether4 (ETBE) a tercamaylmetylether (TAME). Opakem antidetonátorů jsou tzv. prodetonátory, které naopak urychlují detonační spalování. Obecně můţeme říci, ţe jsou to látky s iniciačním účinkem. [23] Nafta Frakce nafty se získaná při teplotě 140°C. Řadíme ji tedy mezi střední ropné deriváty. V současnosti je nafta z hospodářského hlediska nejdůleţitějším motorovým palivem. Motory na naftu nalezneme nejen v osobních automobilech, ale také v nákladních automobilech, autobusech, dále je nalezneme v ţelezniční a lodní dopravě. Nafta se také pouţívá pro pohon motorů zemědělských strojů. Motorové nafty jsou poměrně komplikovanou směsí uhlovodíků s dvanácti aţ dvacetidvěma atomy uhlíku v molekule. Pro zlepšování uţitných vlastností nafty se, stejně jako u benzinu, vyuţívají aditiva. Z hlediska ochrany ţivotního prostředí se dostává do popředí otázka obsahu síry. Její radikální sniţování přineslo zásadní problém – nafta s niţším obsahem síry ztrácí mazací schopnost, coţ má vliv na ţivotnost motoru. Je tedy třeba tuto mazací schop-

3

4

methyltercbutylether (MTBE) = těkavá, hořlavá a bezbarvá tekutina, nemísitelná s vodou; molekulární vzorec je C5H12O, strukturní vzorec je ethyltercbutylether (ETBE) = látka méně nebezpečná pro ţivotní prostředí, méně rozpustná ve vodě neţ MTBE; molekulární vzorec je C6H14O, strukturní vzorec je

30

nost nahrazovat aditivy (povrchově aktivními chemikáliemi zabraňujícími kontaktu kov – kov).

4.4.2.2. Zemní plyn Zemní plyn je přírodní hořlavý plyn. Pouţívá se jako významné plynné fosilní palivo. Jeho hlavními sloţkami je methan (většinou přes 90 %), ethan (1–6 %) a oxid uhličitý [20]. Zemní plyn je charakteristický svým zápachem. Nachází se v podzemí často společně s ropou. Pouţívá se také jako zdroj vodíku při výrobě dusíkatých hnojiv a jako energetická surovina.

4.4.3. Biopaliva Pokud mluvíme o tzv. biopalivech, mluvíme o způsobu vyuţití biomasy k získání energie. Biopaliva můţeme rozdělit na tuhá, kapalná a plynná. Energie je z biopaliv uvolňována jejich spalováním. V současnosti energie získaná spalováním biopaliv pokrývá aţ 15 % celkové světové spotřeby energie. Jako u všech druhů paliv, i u biopaliv existují názory proč tato paliva pouţívat a proč nikoli. Pro pouţívání biopaliv hovoří zejména stanovení jasných podmínek pro jejich šetrnou produkci a vhodný výběr plodin. Argumenty proti pouţívání biopaliv jsou častější. Jedná se o velkou spotřebu vody (2500 litrů vody na výrobu 1 litru biopaliva), dále mnoţství zrna pouţitého k naplnění nádrţe automobilu poháněného ethanolem (mnoţství odpovídá mnoţství jídla, které jeden člověk spotřebuje za rok). Další argument hovoří o tom, ţe k vyprodukování ethanolu nahrazujícího 5,75 % tekutých paliv je potřeba vyuţít 25 % z celkové orné půdy v EU. U automobilů by došlo pouţitím ethanolu ke sníţení emisí CO2 o pouhých 13 % (oproti benzinu). Nejdůleţitějším protiargumentem je, ţe biopaliva jsou sice spalována při niţších teplotách, ale zároveň je při těchto teplotách vyprodukováno stejné mnoţství nebezpečných škodlivin jako při spalování fosilních paliv. Nejrozšířenějším biopalivem je bionafta. Bionafta se vyrábí procesem zvaným transesterifikace5 z jakéhokoli oleje (řepkového, slunečnicového, sójového, …). Bionafta byla poprvé pouţita v amerických patentech ve čtyřicátých letech 20. století. K rozvoji jejího pouţití došlo aţ po energetické krizi na začátku sedmdesátých let 20. století. 5

Transesterifikace = mísení methanolu s hydroxidem sodným a s olejem vylisovaným ze semen řepky olejné nebo ze sojových bobů za vzniku methylesteru (bionafty)

31

Stejně jako u všech paliv jsou i u bionafty názory jak pro její vyuţívání v automobilovém průmyslu, tak i proti jejímu vyuţívání. Pro bionaftu hovoří to, ţe je vyráběna z obnovitelných zdrojů; dále ţe při spalovacím procesu lépe shoří, a tím výrazně sniţuje kouřivost naftového motoru. Další její výhodou je vysoká mazací schopnost, čím dochází ke sniţování opotřebení motoru. V neposlední řadě nevyţaduje ţádné zvláštní podmínky na uskladnění. Nejvýraznější nevýhodou je energetická náročnost výrobního procesu a také skutečnost, ţe při kontaktu s větším mnoţstvím vody vznikají z bionafty mastné kyseliny, které mohou způsobovat korozi palivového systému automobilu.

4.4.4. Alternativní paliva Protoţe je automobilová doprava jedním z nejvýznamnějších faktorů, které ovlivňují ţivotní prostředí, probíhají na celém světě výzkumy s cílem najít alternativní paliva, která by omezila mnoţství skleníkových plynů v ovzduší, a také která by bylo moţné vyrábět z obnovitelných zdrojů. Jedná se především o technologii výroby syntetických kapalných paliv. Největšího pokroku dosáhli vědci a konstruktéři zajímající se o hybridní pohon nebo o pohon elektromotory s vyuţitím palivových článků. Pokud bychom chtěli stanovit důvody pro uplatňování alternativních paliv v automobilismu, nalezneme dva: - prvním důvodem je cena benzinu a nafty, která je závislá na ceně ropy (loţiska ropy jsou však omezená, proto se předpokládá vysoký nárůst cen); - druhým důvodem je především ochrana ţivotního prostředí (jedná se jak o sniţování plynných emisí, tak o snahu zvýšit vyuţití obnovitelných zdrojů energie).

4.5. Chemie v automobilu Chemie a automobilismus neodmyslitelně patří k sobě. Nejedná se pouze o paliva, jejich výrobu a zpracování. Řadíme sem motorové oleje, veškeré provozní kapaliny (brzdové, chladicí, kapaliny do ostřikovačů), akumulátor, karburátor a pneumatiky. V této kapitole budou také zmíněny pneumatiky a další pryţové součásti, které jsou vyráběny chemickým průmyslem.

32

4.5.1. Motorové oleje Motorové oleje, jiným názvem maziva, jsou kapaliny naprosto nezbytné pro bezporuchový chod motorů všech typů. Mohou být jak kapalného, tak pevného skupenství. Můţeme také říci, ţe motorový olej je souhrnné označení celé skupiny minerálních olejů pouţívaných jako maziva a chladiva, vykazující v motorech téţ těsnící a čistící funkci. Jsou vyráběny v rafineriích zpracováním ropy, která je zbavena vody a dalších nečistot. Základ motorových olejů je potom získáván druhou destilací olejové frakce. Mají zásadní vliv na provoz motoru především z hlediska mazání a chlazení (motorový olej odvádí teplo vznikající hořením a třením částí motoru). Mezi další funkce motorových olejů řadíme schopnost odstraňování nečistot, ochranu před korozí, dotěsnění spalovacího prostoru a v neposlední řadě také tlumení hluku. [24] Základní oleje je moţné získat několika způsoby. Jednou z metod je rafinace olejů, která je prováděna z důvodu odstranění nestabilních látek z olejů. Mezi základní postupy rafinace řadíme extrakční (selektivní) rafinaci a hydrogenační rafinaci. Při extrakční rafinaci se k oleji přidává selektivní (polární) rozpouštědlo, které je s olejem omezeně mísitelné. Vznikají dvě kapalné fáze – extrakt (roztok s rozpuštěnými neţádoucími látkami) a rafinát (nerozpuštěné ţádoucí látky). Jako selektivní rozpouštědla pouţíváme např. fenol, furfural6 nebo kresoly. Naproti tomu je hydrogenační rafinace univerzální rafinační metodou při získávání olejů. Za přítomnosti vhodných katalyzátorů odštěpuje vodík S, N, O, dochází k hydrogenaci dvojných vazeb, někdy se téţ hydrogenují celá aromatická jádra. Motorové oleje se podle způsobu výroby dělí na minerální, polysyntetické a syntetické. Minerální oleje jsou oleje vyrobené z ropy, zatímco syntetické oleje jsou průmyslově vyrobené oleje na bázi křemíku nebo fosforu. Polysyntetické oleje tvoří minerální základ, který je však vyroben syntetickou cestou a přidává se do něj syntetický olej určitého sloţení, přičemţ syntetická část musí zabírat 20 – 65 % celkového objemu. Aby mohly mazací oleje pracovat správně a v náročných podmínkách, jakými bezesporu práce motoru je, jsou zpracovatelské firmy nuceny jejich vlastnosti 6

Furfural = průmyslová chemická sloučenina, aromatický aldehyd; v čistém stavu je to bezbarvá olejovitá kapalina s mandlovitou vůní

33

zlepšovat. Toho lze dosáhnout pomocí aditiv, tj. látek, které výrazně zlepšují jednu nebo více uţitných vlastností. Rozeznáváme několik druhů základních přísad (aditiv): - antioxidanty – zpomalují stárnutí oleje; - detergenty a disperzanty – odstraňují produkty stárnutí oleje, čímţ zajišťují čistotu funkčních částí motoru; - depresanty – sniţovače bodu tuhnutí; - antikorodanty – protikorozívní přísady, vytvářejí ochranný povlak; - zlepšovače viskozitního indexu – polymerní látky, které vyrovnávají kolísání viskozity oleje s kolísáním teplot; - vysokotlaké přísady – umoţňují mazání za vysokých tlaků; - protipěnící přísady – zlepšení mazání a sníţení stárnutí rozkladem vznikající pěny. [25] Další věcí, kterou si u motorových olejů všímáme, je jejich viskozita. Můţeme říci, ţe je to odpor, kterým tekutina (olej) působí proti silám, které se snaţí posunout její nejmenší částice. Na styčných plochách se vytváří tzv. tečné napětí, které je způsobeno dvěma vrstvami oleje. Kaţdá vrstva oleje je přilnavá k jedné otáčející se součásti – obě tyto součásti se točí proti sobě a kaţdá jinou rychlostí – tečné napětí je potom napětí na tomto rozhraní, které je udáno silou, kterou na sebe obě vrstvy oleje působí (síla, kterou rychlejší část urychluje tok pomalejší vrstvy a naopak síla, jakou pomalejší vrstva zpomaluje vrstvu rychlejší). Viskozita oleje určuje mazací schopnost oleje, ovlivňuje tvorbu mazacího filmu a jeho únosnost, určuje téţ velikost odporu pohyblivých částí a v neposlední řadě udává těsnící schopnost. Viskozita se mění vlivem okolní teploty a tlaku. Na základě viskozity jsou vyráběny letní a zimní oleje. Dnes nejrozšířenější jsou však celoroční oleje, které jsou kombinované. Mají nám známé kombinované číselné označení (např. 5W-40), kde W (winter) určuje viskozitu v zimě (pouţití při nízkých teplotách – teplota je určena číslem v názvu oleje, od kterého odečteme 35°C), číslo za pomlčkou (v našem případě 40) potom určuje viskozitu při 100°C (letní viskozitu).

34

4.5.2. Provozní kapaliny Mezi provozní kapaliny patří brzdová kapalina, chladicí kapalina a kapalina do ostřikovačů. Brzdová kapalina Brzdová kapalina je kapalina plnící funkci přenosu síly (tlaku) z brzdového pedálu na brzdové destičky. Touto kapalinou je naplněn hydraulický systém, který přenos tohoto tlaku umoţňuje. Základní rozdělení brzdových kapalin je na kapaliny rostlinné, minerální a syntetické. Různé brzdové kapaliny mohou být postaveny na různých bázích, kterými jsou zpravidla rostlinné oleje, minerální oleje, silikonové oleje, glykoly a estery kyseliny trihydrogenborité nebo kyseliny trihydrogenfosforečné. Protoţe je brzdová kapalina v automobilu nenahraditelná a má zásadní význam pro provoz automobilu (na sílu brzdového účinku a na brzdovou dráhu) musí splňovat několik základních poţadavků: - musí být mrazuvzdorná (nesmí tuhnout); - musí mít vysokou teplotu varu (nesmí vařit ani při zvýšeném zatíţení); - musí být nehořlavá; - nesmí být stlačitelná (aby mohlo docházet k přenosu tlaku brzdového pedálu beze ztrát); - musí mít minimální hygroskopičnost – musí zabraňovat hromadění vody v brzdovém systému (brzdová kapalina je ve svém sloţení kapalinou hygroskopickou, tzn. ţe absorbuje vodu, která má za následek sniţování teploty varu brzdové kapaliny – proto dochází k jejímu vypařování – páry brzdové kapaliny však nejsou stlačitelné a proto neumoţňují přenos tlaku brzdového pedálu => proto musíme brzdovou kapalinu měnit v pravidelných intervalech); - nesmí poškozovat těsnění a nesmí způsobovat korozi brzdových válců; - musí být mísitelná s ostatními brzdovými kapalinami. Na základě všech výše uvedených poţadavků se brzdová kapalina skládá celkem ze čtyř komponent. Jsou jimi mazací sloţka, rozpouštědlo (přidávané pro upra-

35

vení viskozity), inhibitor koroze (pasivuje kovy brzdového systému a tím je chrání před korozí) a antioxidanty. Chladicí kapalina Základní funkcí chladicí kapaliny v automobilu je odvádění tepla vznikajícího chodem motoru. Chladicí kapaliny jsou zásadité kapaliny, jejichţ pH se pohybuje v rozmezí 9-10. Jejich základ tvoří diethylenglykol (DEG), ethylenglykol (EG) a propylenglykol (PG), dále malé mnoţství vody (do 3 %) a aditiva. Tradiční automobilové chladicí kapaliny mají modrou barvu a jejich ţivotnost je 2-3 roky. K základu jsou zde přidávány silikáty, fosfáty, boráty, nitráty, nitrity, molybdenáty a tolyltriazoláty. Pokud se jedná o chladicí kapaliny na bázi organických kyselin, potom je jejich barva červená. Tyto chladicí kapaliny mají proti tradičním (modrým) niţší pH, mají lepší a dlouhodobější účinnost (jejich ţivotnost je aţ 5 let). K základu chladicí kapaliny jsou přidány nitráty, nitrity, molybdenáty a tolyltriazoláty. Protoţe je součástí chladicích směsí v automobilových motorech voda, způsobují chladicí kapaliny v chladicích systémech korozi. Mluvíme o korozi důlkové, kavitační (způsobené v místě vibrací – např. mezi pláštěm a vloţkou válce nebo mezi lopatkami vodního čerpadla) nebo elektrolytické (chladicí kapalina slouţí také jako elektrolyt mezi ţeleznými a hliníkovými díly motoru). Proti korozi můţeme bojovat, např. přidáním tzv. pufrů (chemické látky, které udrţují pH nad hranicí 8,3) nebo přidáním inhibitorů koroze. Kapalina do ostřikovačů Jedná se o kapalinu, která je vyuţívána k čištění skel předního a zadního okna a u moderních automobilů také k čištění světlometů. Při pouţívání se můţeme setkat s kapalinami, které jsou připravené přímo k pouţití nebo s kapalinami, které je moţné dále ředit podle aktuální potřeby. Variantou této „kapaliny“ jsou i krystalky, ze kterých si řidič automobilu teprve kapalinu do vstřikovačů připraví. Z chemického hlediska je chladicí kapalina směsí vody, ethanolu, glykolu a dalších, hlavně vyšších alkoholů. Alkohol, jehoţ hlavní funkcí v kapalině do ostřikovačů je sniţování bodu tuhnutí, tvoří 30 aţ 65 hmotnostních procent. Procentuelní zas36

toupení glykolu je 0,3 – 8 %. Vyšší alkoholy, přítomné v kapalině, jsou látky, které se svými vlastnostmi blíţí vlastnostem ethanolu, dále jsou to barviva a aromatické látky. Protoţe značnou část kapaliny do vstřikovačů tvoří alkoholy, řadíme tyto látky mezi hořlavé. Z toxikologického hlediska je nutné, aby byla co nejniţší přítomnost methanolu, který je pro člověka a ţivotní prostředí velmi nebezpečný. Dnes se běţně setkáváme se dvěma typy kapalin do ostřikovačů. Jedná se o ţlutě zbarvenou letní směs a modře zbarvenou zimní směs. U zimní směsi navíc sledujeme teplotu, během níţ kapalina mrzne a vybíráme ji tak podle podmínek, ve kterých se s automobilem pohybujeme. Jedná se o kapalinu, která je důleţitou součástí bezpečnosti silničního provozu. Spolu s tím ale lidí provádí pokusy ohledně její škodlivosti vůči ţivotnímu prostředí. Uvaţuje se o tom, ţe masivní pouţívání těchto kapalin (miliardy litrů ročně) můţe vést k jejich kumulaci a následně ke znečištění ovzduší a vody. Důleţitým argumentem je téţ korozivní působení alkoholů na kovy, plasty a pryţe, ale také na beton (dochází k jeho odvápnění a tím k jeho rozpadu). Tyto obavy se však nevztahují na kapaliny do ostřikovačů jako takové, ale vztahují se k jejich kumulaci v ţivotním prostředí.

4.5.3. Akumulátor Akumulátor slouţí jako technické zařízení uchovávající energii. Jedná se o sekundární článek, který je potřeba nejprve nabít, aţ poté jsme schopni z něj čerpat energii. V automobilu jsou akumulátory vyuţívány pro spuštění motoru. Nejběţnějším a v automobilismu vyuţívaným typem akumulátoru je elektrochemický akumulátor. Jeho princip je zaloţen na přeměně elektrické energie na chemickou a opačně. Elektrický proud procházející elektrochemickým akumulátorem vyvolává vratné chemické změny. Tyto změny se projeví změnou elektrochemického potenciálu na elektrodách (katodě a anodě). Protoţe napětí na jednotlivých elektrodách jsou poměrně malá (1,2 – 3,7 V), je častým jevem spojování těchto jednoduchých akumulátorů do tzv. akumulátorových baterií. V automobilu je běţně vyuţíván olověný akumulátor. Je to galvanický článek s olověnými elektrodami, mezi nimiţ je kyselina sírová jako elektrolyt. Tento typ akumulátoru je nejpouţívanějším sekundárním zdrojem energie vůbec. Z chemického hlediska tvoří kladnou elektrodu olověného akumulátoru olovo (Pb) a zápornou elektro37

du oxid olovičitý (PbO2). Kyselina sírová, slouţící jako elektrolyt, má koncentraci 35 % (v případě úplně nabitého akumulátoru). Při vybíjení dochází ke vzniku síranu olovnatého (PbSO4) na obou elektrodách, elektrolyt je ochuzován o kyselinu sírovou a je obohacován vodou. Můţeme tedy říci, ţe při vybíjení v akumulátoru klesá koncentrace elektrolytu a při jeho opětovném nabíjení tato koncentrace opět roste. Popis vybíjení olověného akumulátoru vystihuje chemická reakce vyjádřená chemickou rovnicí: Pb + 2 H2SO4 + PbO2 → PbSO4 + 2 H2O + PbSO4. Pokud bychom chtěli chemickou rovnicí vyjádřit děje na elektrodách, získali bychom tyto zápisy: záporná elektroda (katoda): Pb + SO42− → PbSO4 + 2e− kladná elektroda (anoda): PbO2 + 4 H+ + SO42− + 2e− → PbSO4 + 2H2O Při nabíjení probíhají uvedené reakce opačným směrem. Souhrnná reakce: 2 PbSO4 + 2 H2O ↔ PbO2 + Pb + 2 H2SO4 Vybíjení probíhá také tzv. samovybíjením. Jde o samovolné vybíjení bez připojení akumulátoru k elektrickému obvodu. Rychlost tohoto vybíjení je zhruba 3 – 30 % celkové kapacity za měsíc (záleţí na okolní teplotě, na vzdušné vlhkosti, …). Pokud je akumulátor nedostatečně nabíjen nebo skladován ve vybitém stavu, dochází k jeho sulfataci. Jedná se o děj, kterým jsou postiţeny především záporné elektrody. Tento děj spočívá v přeměně jemně zrnitého síranu olovnatého na tvrdou vrstvu hrubozrnného síranu, který brání opětovnému nabíjení akumulátoru. Při pokusu o nabíjení zpravidla dochází k vývoji vodíku na záporné elektrodě. Pokud k sulfataci dojde, je nezbytné akumulátor dolít zředěnou kyselinou sírovou, v níţ dochází k rozpouštění síranu olovnatého, nebo téţ dolitím destilovanou vodou a opětovným nabíjením malým proudem.

Obr. 14 Olověný akumulátor 38

Obr. 15 Schéma olověného akumulátoru [26]

4.5.4. Katalyzátor Katalyzátor je nejznámějším a nejúčinnějším opatřením vedoucím ke sníţení emisí ve výfukových plynech, vznikajících činností motoru (spalováním paliva). První katalyzátory byly sestrojeny a pouţity v automobilech koncem sedmdesátých let 20. století. Jedná se o automobilovou součástku, ve které jsou katalytickými reakcemi přeměňovány některé škodliviny, unikající z výfuku, na látky méně škodlivé.

Obr. 16 Schéma zapojení katalyzátoru mezi motor a výfuk automobilu [27] 1 - lambda sonda, 2 - třícestný katalyzátor, 3 - naznačení chemické činnosti katalyzátoru, 4 - přední tlumič, 5 - zadní tlumič, 6 - vyústění výfuku

39

Katalyzátor se skládá z plechového obalu a tělesa (nosiče), který obsahuje aktivní katalytickou vrstvu. U tělesa katalyzátoru jsou vyuţívány tři systémy - pouţívají se dva keramické a kovové monolity. Z chemického hlediska je katalyzátor látka, která ovlivňuje průběh reakce, aniţ by se jí zúčastnila. Katalyzátor není tedy filtr, který zachycuje nečistoty, ale působí pouze svojí přítomností. V případě katalyzátoru do automobilu se jedná o slabé vrstvičky drahých kovů (paladia, rhodia), které jsou nanesené na mříţce katalyzátoru. Tyto drahé kovy vyvolávají reakce produktů nedokonalého spalování a podmiňují jejich rozklad na méně nebezpečné látky. Optimální teplota pro správnou funkci katalyzátoru je 300 - 600°C (při vyšších teplotách by mohlo dojít k jeho poškození). [27] Katalyzátory dělíme na několik skupin, a to podle účinku, pouţití a koncepce sniţování emisí. První skupinou jsou katalyzátory oxidační, následují dvoukomorové a poslední (a také nejrozšířenější) katalyzátory trojcestné. Trojcestný katalyzátor má označení na základě toho, ţe sniţuje obsah tří nejnebezpečnějších sloţek výfukových plynů. Jsou jimi oxid uhličitý (CO), oxidy dusíku (NOX) a nespálených uhlovodíků (HC), jejichţ hodnoty za určitých podmínek dokáţe sníţit aţ o 90 %. Někdy je pro tento katalyzátor také pouţíván název oxidačně-redukční (podle oxidace a redukce, které současně probíhají uvnitř katalyzátoru). [27] Pouţití klasického třícestného katalyzátoru je u vznětových motorů nevhodné. Proto se pouţívá pouze tzv. oxidační katalyzátor, ve kterém dochází ke sniţování obsahu oxidu uhelnatého (CO) a nespálených uhlovodíků (HC). Důleţitou součástí oxidačních katalyzátorů jsou filtry, které sniţují obsah pevných látek ve výfukových plynech. Filtr se regeneruje pomocí vstřiku injektoru, coţ umoţní vyhoření nashromáţděných sazí. [27] Hlavní nevýhodou katalyzátoru je zvýšení protitlaku ve výfukovém systému a tím sníţení výkonu motoru. V motorech vybavených katalyzátorem se nesmí pouţívat olovnatý benzin, protoţe by došlo k zanášení aktivních ploch katalyzátoru a tím ke sníţení jeho účinku, tzv. „otrávení“ katalyzátoru.

40

4.5.5. Pneumatiky Pneumatika je pruţná pryţová součást kola automobilu, Je naplněná vzduchem. Má tvar tzv. toroidu7 a je nasazena na vnější obvod kola. Její základní funkcí je zajištění přenosu sil mezi koly a vozovkou; další její funkcí je odpruţení celého automobilu. Dnes se setkáváme s pneumatikami, ve kterých jsou duše, ale i s tzv. bezdušovými pneumatikami, které jsou dnes stále rozšířenější. Základní látkou, tvořící pneumatiku, je vulkanizovaná guma. Patent na pneumatiku získal roku 1888 John Boyd Dunlop, který je dodnes povaţován za jejího „otce“. Nebyl však prvním, kdo pneumatiku jako takovou pouţil. Jiţ v roce 1845 získal podobný patent Robert William Thompson, v té době však nebyla vozidla, která by mohla tento vynález pouţívat a proto nebyl doceněn. Roku 1888 jiţ byla kola na bicyklech a prvních automobilech běţně pouţívána, proto našel Dunlop pro svůj vynález ihned uplatnění. Pneumatika je celek sloţený z několika částí. Můţeme říci, ţe je to neoddělitelný soubor materiálů. Které mají odlišné vlastnosti.

Obr. 17 Stavba pneumatiky [28] 1 - vnitřní vrstva, 2 - vrstva kostry, 3 - patka pláště, 4 - patní lana, 5 - pryţové bočnice, 6 - nárazníky, 7 - běhoun

Vnitřní vrstva je vyrobena ze vzduchotěsné syntetické pryţe a její základní funkce je stejná jako funkce duše. Vrstva kostry je tvořena tenkými textilními vlákny, která jsou rovnoběţná a zalitá v pryţi; zajišťují odolnost pneumatiky proti tlaku. Patka pláště má za úkol přenášet točivý moment motoru a brzdění z ráfku pneumatiky na vozovku. Patní lana, slouţící jako výztuţ patky, pomáhají drţet pneumatiku na ráfku. Ohebné pryţové bočnice pomáhají chránit pneumatiku proti nárazům; v místě dotyku 7

Toroid = prostorové těleso, které jsme získali rotací rovinné křivky (kruţnice) okolo osy leţící v rovině této křivky, která však zároveň tuto kruţnici neprotíná (v případě kruţnice mluvíme o tzv. torusu)

41

s ráfkem jsou zpevněny tvrdou gumou. Nárazníky jsou zpevněny jemnými, velmi pevnými ocelovými lanky, která jsou zalita mezi dvěma vrstvami pryţe a která se kříţí s tkaninou pláště a tvoří s ní tzv. výztuţné trojúhelníky. Tyto nárazníky jsou po celém obvodu pneumatiky a plní několik funkcí, mezi které patří zachování průměru pneumatiky, zajišťují odolnost proti tlakům a namáhání při změně směru jízdy, absorbují deformace pneumatiky způsobené nerovnostmi povrchu. Vnější část potom tvoří běhoun, coţ je vzorovaná část pneumatiky, která je neustále v kontaktu s vozovkou, proto musí odolávat značným tlakům. Běhoun je tvořen směsí, která musí umoţnit uchycení pneumatiky na všech typech povrchu, dále musí odolávat opotřebení a neměla by se zahřívat. [28] Pneumatiky dělíme podle různých hledisek do několika skupin. První skupinou je rozdělení podle pouţití. Do této skupiny řadíme pneumatiky osobní, nákladní, motocyklové a speciální. Další skupina je vytvořena na základě pouţití vzdušnic, kdy pneumatiky dělíme na dušové a bezdušové. Poslední je rozdělení pneumatik podle konstrukce jejich pláště. Podle tohoto rozdělení rozeznáváme pneumatiky diagonální, kombinované a radiální (viz obr. 18). Diagonální plášť má nitě kostry vzhledem ke střední rovině běhounu uloţeny pod úhlem 65° a kaţdé dvě sousední niťové vloţky se navzájem kříţí. Kombinovaný plášť má diagonální kostru, která je zpevněná nárazníkem ze dvou nebo více vrstev kordu (slouţí k zachycení namáhání pneumatiky v obvodovém směru). Tento druh tvoří přechod mezi diagonálním a radiálním pláštěm. Radiální plášť má jednotlivé kordové nitě uloţeny vzhledem ke střední rovině běhounu pod úhlem 90° a jeho kostra je stabilizována obvodovým nárazníkem (neroztaţitelným pásem). [25]

Obr. 18 Znázornění diagonálního (a) a radiálního (b) pláště pneumatiky [25] 1 - kostra tvořená několika vloţkami pod úhlem 65°, 2 - kostra není stabilizována; 3 - stabilizace kostry, 4 - uloţení kordů v kostře pod úhlem 90°

42

Jedním z nejdůleţitějších hledisek při posuzování vlastností pneumatik je jejich huštění. Správný tlak vzduchu v pneumatikách má bezprostřední vliv na délku brzdné dráhy, můţeme jím ovlivnit spotřebu paliva a v neposlední řadě ovlivňuje ţivotnost pneumatiky. Správný tlak zaručuje, ţe se pneumatika dotýká vozovky celou šířkou běhounu, čímţ jsou zachovány její optimální vlastnosti. Podhuštěná pneumatika se sjíţdí i po stranách, které nejsou takovému tlaku a pnutí uzpůsobeny a můţe dojít k defektu. Naopak přehuštěná pneumatika má nedostatečnou přilnavost k vozovce, coţ zvyšuje brzdnou dráhu (viz obr. 19). Obojí vede ke sníţení ovladatelnosti automobilu. [29]

Obr. 19 Schéma přilnavosti pneumatiky k vozovce v závislosti na jejím nahuštění [29] a) přehuštěná pneumatika, b) správně nahuštěná pneumatika, c) podhuštěná pneumatika

4.6. Doprava a životní prostředí "Lidé dnes v bohatých státech nemají příliš velkou svobodu výběru dopravního prostředku, protože musejí používat automobily." RNDr. Miroslav Patrik [30] Účinky automobilové dopravy na ţivotní prostředí jsou zcela zjevné. Málokdo si uvědomí, ţe tyto účinky jsou dnes sice ve stálých (hlídaných) mezích, ale jiţ se nikdo nedívá do budoucnosti, kdy budeme bojovat s jejich účinky způsobenými kumulací dnešních „zanedbatelných“ účinků. [30] Hlavními negativními vlivy dopravy na ekologii jsou znečišťování ovzduší (emise), hluk, vibrace, dále znečištění vody a půdy, ale téţ nehody a zabírání orné půdy pro výstavbu silnic a dálnic. Dalším negativním vlivem je obrovská spotřeba energie, která je v automobilovém průmyslu získávána spalováním fosilních paliv, která jsou podle trvale udrţitelného rozvoje (TUR) řazena mezi neobnovitelné zdroje energie.

43

Stále rostoucí počet automobilů má vliv zejména na kvalitu ovzduší. Ke znečišťování ovzduší dochází především vlivem nedokonalého spalování směsi paliva v motoru, a to především unikajícími nespálenými zbytky uhlovodíků a oxidem uhelnatým, nezanedbatelné jsou téţ emise oxidů dusíku. Silniční doprava dnes v celosvětovém měřítku produkuje 83 – 94 % škodlivých emisí (niţší produkce je pouze v rozvojových zemích). Podívejme se nyní na vliv jednotlivých emisních sloţek na ţivotní prostředí a na člověka. Nejvíce emisí (aţ 80 %) oxidu uhličitého CO2 produkuje silniční doprava. Je však dokázáno, ţe CO2 nemá vliv na lidské zdraví, je však nejdůleţitějším skleníkovým plynem, který způsobuje aţ 50 % celkového oteplování atmosféry. Pokud bychom se podívaly na uvolňování CO2 v závislosti na druhu paliva, škodlivější by byla nafta, kdy spálením 1 litru nafty vzniká 2,7 kg CO2, zatímco spálením 1 litru benzinu se uvolňuje 2,4 kg CO2. Při přepočtu celkového mnoţství oxidu uhličitého v ovzduší na jednoho obyvatele je výsledná hodnota čtyři tuny ročně. Dodnes však neexistuje ţádná technologie, která by emise CO2 v ovzduší sniţovala. Z hlediska oxidu uhelnatého CO můţeme říci, ţe není škodlivý neţivé přírodě, výrazný vliv má však na přírodu ţivou. Jeho vliv na organismy se projevuje zpomalováním reflexů, dále se snadno váţe na krevní barvivo, čímţ brání přenosu kyslíku a u člověka můţe také způsobovat silné bolesti hlavy. Mezi oxidy dusíky NOX řadíme především oxid dusnatý NO a oxid disičitý NO2. Přítomnost NOX v ovzduší způsobuje kyselé deště, které ničí rostlinné porosty. Přítomnost NO2 má také za následek sniţování odolnosti člověka vůči virovým onemocněním nebo také zápalu plic. Mezi oxidy přítomné v ovzduší řadíme také oxid siřičitý SO2, jehoţ emise jsou však nepatrné a to především kvůli přísným limitům obsahu síry v palivech. Další sloţkou, kterou povaţujeme za škodlivou ovzduší je ozon O3, který vzniká fotochemicky z oxidů dusíku a těkavých organických látek za přímého působení slunečních paprsků. Jeho důleţitou vlastností je omezování průniku UV paprsků atmosférou. Velké mnoţství ozonu nalezneme téţ v přízemní vrstvě, kde vzniká během dopravních špiček ve městech a v průmyslových zónách, kde má za následek ničení vege44

tace a poškozování některých materiálů. Ozon také ovlivňuje naše zdraví, a to především tím, ţe vyvolává dráţdivý kašel a dráţdí oči. Mezi další emise řadíme uhlovodíkové zbytky HC, které se více uvolňují spalováním benzinu neţ ropy a jejichţ největším problémem je, ţe některé z nich (např. benzen) jsou karcinogenní. Neopomenutelné je téţ olovo Pb, které je dodnes jako aditivum přidáváno do paliva pro staré motory, kde má funkci antidetonátoru. Olovo je však pro veškeré organismy vysoce toxické, proto se začaly vyrábět bezolovnaté benziny. V neposlední řadě mezi emise řadíme také prach, který je po chemické stránce různorodou směsí organických a anorganických látek (především uhlíku, nespáleného oleje, síranů a nespáleného paliva). Prach vzniká hlavně spalováním nafty a některé jeho sloţky mohou být potencionálně karcinogenní. Dalším ekologickým problém, který způsobuje doprava, jsou hluk a vibrace. Jejich zdrojem jsou pohonné jednotky automobilů, styk vozidel s vozovkou a také aerodynamické účinky karoserií. Kaţdodenní hluk má vliv především na psychiku člověka, kdy se jedná o obtěţující rušivý účinek, který má za následek sníţení pozornosti a koncentrace. Můţe dojít aţ k neurotizaci organismu, ke změnám krevního tlaku a srdeční frekvence a také některých funkcí oka. Při delším působení hluku také dochází k degeneraci sluchových buněk, která můţe vést v nejhorších případech aţ nedoslýchavosti a hluchotě. Bojem proti zvyšování hluku a vibrací je oprava stávajících silnic, stavba protihlukových stěn v blízkosti dálnic a výrazným opatřením bylo sníţení rychlosti v obcích na 50 km/hod. Na znečišťování podzemních vod a půdy přispívá doprava nepřímo emisemi, přímé znečišťování pak zaznamenáváme během dopravních nehod, a to především automobilů převáţejících nebezpečný náklad. Z původců havárií je na prvním místě doprava, na druhém potom zemědělská výroba. Omezení znečištění vod a půdy můţeme dosáhnout pouze důslednou kontrolou stavu vozidel, zábranami podél komunikací nebo vysokými pokutami, které by mohly stimulovat chování řidičů. Nedílnou součástí je také soustavná výchova ţáků a mladistvých k ochraně přírody. Jedním z velkých ekologických problémů je zábor zemědělských půd pro stavbu silnic. Tím se sniţuje mnoţství pěstované zeleně, coţ vede ke sníţení zachycování a zpracování oxidu uhličitého rostlinami. Tento zábor je moţné omezit parcelací

45

krajiny a především efektivním vyuţíváním stávajících přepravních kapacit, dále koordinací při výstavbě dopravní infrastruktury. [30] Co říci závěrem. Z hlediska udrţitelnosti ţivotního prostředí pro další generace je důleţité, aby docházelo ke sníţení emisní zátěţe dopravou. V praxi to znamená především sníţit růst celkového objemu přepravy, dále se pokusit přesměrovat část přepravy na ţeleznici a především zavést přísnější normy pro výfukové plyny a pro hladinu hluku. Jednou z moţných alternativ je také zavedení alternativních paliv a přísnější podmínky pro vyuţívání zdrojů energie. [30] Myšlenka na závěr: " Jestliže prognózy ukazují, že do roku 2020 poroste množství automobilů daleko rychleji než populace, pak je opravdu čeho se obávat. Doba, kdy prestiž osobnosti bude dána silou jejích myšlenek - oproti současnosti, kdy prim často hraje "síla motoru" - se bohužel tak zdá být v nedohlednu." RNDr. Miroslav Patrik, 1995 [30]

46

5. PRAKTICKÁ ČÁST Praktickou částí této diplomové práce je vytvoření výukového programu pro 9. ročník základních škol s názvem Jezdím, jezdíš, jezdíme. Základem je stanovení kompetencí a cílů vycházejících z výukového programu. Následuje vytvoření scénáře výuky s rozpisem jednotlivých úkolů tak, aby byly jasné a zřetelné i pro laika nebo učitele, který bude chtít tento výukový program v rámci své výuky vyuţít. Nezbytnou součástí je také seznam pojmů opěrných i nových. Tento výukový program byl v rámci diplomové práci ověřen ve výuce na základní škole. Obsahuje rovněţ sebereflexi a doporučení pro uvedení v praxi. Přílohy obsahují PowerPointovou prezentaci, skupinové aktivity pouţitý v úvodu výuky, pracovní listy a listy pro laboratorní práce (karty pro ţáky a karty s metodikou pro učitele).

5.1. Co je označováno výukovým programem Mohli bychom říci, ţe výukový program je modelem zkušenostního učení. Jak uvádí Průcha [31] ve své publikaci, existují definice výukového programu s akcentem na obsahový efekt, dále s akcentem na cílový aspekt a s akcentem na regulativní aspekt. Pokud hovoříme o výukovém programu s akcentem na obsahový aspekt, jedná se o systém pečlivě vybraných a promyšleně uspořádaných témat, která by měla být předmětem vyučování a učení. Výukový program s akcentem na cílový aspekt je potom systémem hierarchicky uspořádaných, vnitřně konzistentních, dobře vymezených a relativně kontrolovatelných poţadavků. Výukový program s akcentem na regulativní aspekt je systémem optimálně spojujícím vnější řízení s autoregulací ţákova učení tak, aby respektoval zvláštnosti konkrétních ţáků, poznatky o učení a strategiích jeho řízení.

47

5.2. Jak se tvoří výukový program Výukový program má představovat netradiční výuku, která je pro ţáky motivující. Většinou se nejedná o expozici nového učiva, ale o propojení jiţ osvojených poznatků, vědomostí a dovedností. Mělo by se jednat o zábavnou formu výuky, která oţiví pro ţáky často nudné klasické vyučovací hodiny vedené formou výkladu. Na úvod je důleţité stanovit si téma, na které výukový program sestavujeme a také cíle, kterých chceme výukou dosáhnout. Upřednostňujeme mezipředmětové vztahy a vazby – spolupracujeme s více učiteli různého předmětového zaměření. Tím dosáhneme jisté pestrosti výukového programu a také jeho zajímavosti pro ţáky. Výukový program musí splňovat dané didaktické funkce, kterými jsou motivace, expozice, upevnění osvojených vědomostí a dovedností, kontrola získané úrovně osvojených vědomostí a dovedností. Musíme také dodrţet zásady přehlednosti a názornosti. Vhodné je zapojení různých aktivit, přičemţ převaţují aktivity skupinového charakteru. Výukový program klade poměrně velké nároky na učitele a to především během jeho tvorby. Je téměř nutností během výuky podle výukového programu pouţívat různé výukové metody a formy. Převaţujícími metodami jsou práce s PowerPointovou prezentací a dataprojektorem (případně interaktivní tabulí), soutěţe a hry, práce s informacemi, diskuze, pracovní listy, laboratorní práce, ale součástí by měl být také test, který slouţí jako zpětná vazba jak pro učitele, tak pro samotné ţáky.

5.3. Modelová příprava výukového programu Název (VP): Jezdím, jezdíš, jezdíme Integrované tematická výuka Věk – třída: 14/15 let, 9. ročník Místo realizace: Učebna chemie nebo fyziky Časová dotace: 160 minut (4 vyučovací hodiny) Doporučená velikost skupin: 3 – 5 ţáků ŠVP ZV – vyuţití : vzdělávací oblast Člověk a příroda, Člověk a svět práce vzdělávací obor – Chemie, fyzika, přírodopis, ekologie tématický okruh – Paliva, motory, chemie v automobilu, doprava a ekologie

48

1. Průřezové téma – Environmentální výchova, Výchova k myšlení v globálních souvislostech 2. IVT pro vzdělávací oblasti – „Člověk a příroda“, „Člověk a svět práce“ 3. Integrace mezi vzdělávacími obory – předměty: Chemie, Fyzika, Přírodopis, Ekologie a ochrana ţivotního prostředí, Výchova k občanství

5.4. Kompetence vycházející z výukového programu Klíčové kompetence, které ţáci získají při práci během výukového programu, vychází z Rámcového vzdělávacího programu pro základní vzdělávání [32]. 5.4.1. Kompetence k učení (RVP ZV, str. 14, 2007) -

vybírá a vyuţívá pro efektivní učení vhodné způsoby a metody

-

organizuje a řídí vlastní učení

-

vyhledává a třídí informace

-

operuje s obecně uţívanými termíny

-

samostatně pozoruje a experimentuje, získané výsledky porovnává

5.4.2. Kompetence k řešení problémů (RVP ZV, str. 15, 2007) -

vyhledá informace vhodné k řešení problému

-

kriticky myslí, činí uváţlivá rozhodnutí, je schopen je obhájit, uvědomuje si zodpovědnost za svá rozhodnutí a výsledky svých činů zhodnotí

5.4.3. Kompetence komunikativní (RVP ZV, str. 15, 2007) -

formuluje a vyjadřuje své myšlenky a názory v logickém sledu, vyjadřuje se výstiţně, souvisle a kultivovaně v písemném i ústním projevu

-

naslouchá promluvám druhých lidí, porozumí jim, účinně se zapojuje do diskuse, obhajuje svůj názor

-

rozumí různým typům textů a záznamů, obrazových materiálů a jiných informačních a komunikačních prostředků

5.4.4. Kompetence sociální a personální (RVP ZV, str. 16, 2007) -

účinně spolupracuje ve skupině, na základě poznání nebo přijetí nové role v pracovní činnosti pozitivně ovlivňuje kvalitu společné práce

-

podílí se na utváření příjemné atmosféry v týmu, v případě potřeby poskytne pomoc nebo o ni poţádá 49

-

přispívá k diskusi v malé skupině i k debatě celé třídy, chápe potřebu efektivně spolupracovat s druhými při řešení daného úkolu

5.4.5. Kompetence občanské (RVP ZV, str. 16, 2007) -

respektuje přesvědčení druhých lidí

-

rozhoduje se zodpovědně podle dané situace, poskytne dle svých moţností účinnou pomoc v situacích ohroţujících ţivot a zdraví člověka

-

chápe základní ekologické souvislosti a environmentální problémy, respektuje poţadavky na kvalitní ţivotní prostředí

5.4.6. Kompetence pracovní (RVP ZV, str. 17, 2007) -

pouţívá bezpečně a účinně materiály, nástroje a vybavení, dodrţuje vymezená pravidla, plní povinnosti

-

přistupuje k výsledkům pracovní činnosti z hlediska ochrany svého zdraví i zdraví druhých a ochrany ţivotního prostředí

-

vyuţívá znalosti a zkušenosti získané v jednotlivých vzdělávacích oblastech v zájmu vlastního rozvoje

5.5. Výchovně-vzdělávací cíle výukového programu 5.5.1. Výchovné cíle Kognitivní: znalost, pochopení, aplikace, analýza, syntéza, hodnocení Afektivní: přijetí, reakce, zpracování, organizace, charakteristika Motorické: napodobení, manipulace, přesnost, struktura, přirozenost 5.5.2. Cílová kategorie (úroveň osvojení) Základní cíle a cílové kategorie vychází z Bloomovy taxonomie, která definuje strukturu vzdělávacích cílů ve vztahu k úrovni myšlenkových procesů ţáků. Jednotlivé skupiny cílů jsou uspořádány tak, aby navazovaly od nejjednodušších ke sloţitějším a komplexnějším. Tyto cíle a tím i myšlenkové operace jsou podmíněny zvládnutím předchozích úrovní – tzn. ţe se vzájemně podmiňují. Pokud ţák nezvládne jednu úroveň, obvykle má problémy při dosahování úrovní dalších. Celkem můţeme definovat šest úrovní osvojení učiva, které jsou charakterizovány níţe. 50

1. Hodnocení: ţák obhajuje svá pozorování a získané výsledky, srovnává je s teorií, kriticky zhodnotí získané schopnosti a dovednosti, uvede klady a zápory práce s materiálem 2. Syntéza: ţák klasifikuje motory a paliva, kombinuje všechny získané poznatky a vytváří závěry 3. Analýza: ţák dokáţe správně rozebrat informace a vybere si to nejdůleţitější, je schopen rozlišovat, specifikovat jednotlivá paliva a typy motorů 4. Aplikace: ţák efektivně vyuţívá získané údaje a poznatky, rozpozná jednotlivá paliva a typy motorů, demonstruje získané vědomosti a dovednosti při pokusu nebo ukázce, správně nakreslí náčrtek, uvede vztah mezi pouţitým materiálem, vysvětlí vyuţitelnost jednotlivých paliv, ţák správně popíše vznik a zpracování jednotlivých paliv 5. Porozumění: ţák správně interpretuje a formuluje své znalosti, správně popíše obrázek a jeho části, opraví chybné informace, efektivně vysvětlí dané téma 6. Znalost: ţák správně definuje pojem palivo, výhřevnost, motor, popíše sloţení jednotlivých paliv a strukturu jednotlivých motorů, ţák vyjmenuje nejvýznamnější státy na základě těţby paliv, ţák z chemického hlediska popíše jednotlivá paliva

5.6. Pojmy opěrné a nové ve výukovém programu 5.6.1. Pojmy opěrné -

motor (záţehový, vznětový), palivo, vznik paliv, provozní kapaliny, akumulátor, pneumatiky

5.6.2. Pojmy nové -

historie a objevy automobilismu, karoserie, podvozek, elektromotor, rozdělení paliv, destilace ropy, oktanové číslo, biopaliva, alternativní paliva, motorový olej

51

5.7. Scénář výuky výukového programu Fáze hodiny Úvod Motivace

Pomůcky Poznámky

Úlohy

Metoda

forma

Čas

Vytvoření skupin po 3-5 ţácích. Vytvoření asociací se slovem Automobilismus.

Pojmová mapa

Skupinová

10 min

Papíry A4 na pojmovou mapu, PPT prezentace (příloha č. 10)

Opakování (opěrné pojmy) Hlavní část Kontrola ţákovské přípravy

Pretest – ověření znalostí ţáků.

Didaktický test

Individuální

15 min

Didaktický test (příloha č. 9 )

Za pomocí asociací z pojmové mapy a za pomocí PPT prezentace si ţáci s učitelem zopakují, co znají o automobillismu.

Diskuze, výklad

Individuální Skupinová

30 min

PPT prezentace (příloha č. 10)

Expozice

Pokyny k samostatné práci (zadání úkolů k aktivitám a pracovním listům).

Práce s textem

Individuální Skupinová

45 min

Dopravní značky, mezinárodní poznávací značky, pracovní listy č.1, č. 2, č. 3, č. 4)

Laboratorní práce

Ţákovský pokus

Skupinová

45 min

Protokoly k laboratořním pracím (přílohy č. 5 +6a přílohy č. 7 +8)

Posttest – zopakování, zhodnocení, zpětná vazba.

Didaktický test

Individuální

15 min

Didaktický test (příloha č. 9 )

Závěr Zopakování poznatků a probrané látky

52

5.8. Metodika výukového programu Motivace: Učitel na začátku výuky rozdělí ţáky do skupin po 3 – 5 ţácích (podle počtu ţáků). Poté za pomocí PowerPointové prezentace (příloha č. 10) ţákům představí název výukového programu a zadá první úkol. Tím je tvorba pojmové mapy. Učitel ţákům rozdá papíry A4 a pustí druhou stranu Ppt prezentace. Vysvětlí jim, ţe doprostřed papíru si napíší heslo Automobilismus a kolem něj postupně budou psát všechny asociace, které je v kontextu s tímto tématem napadnou. Po zhruba 3 minutách učitel práci ţáků ukončí a společnou diskuzí probere jednotlivá hesla, která ţáci napsali na své papíry. Opakování (pretest): Ţáci dostanou test (příloha č. 9), který má ověřit jejich dosavadní znalosti z oboru automobilismu, které získali během svého studia na základní škole. Tento test ţáci dostanou i na závěr výuky, aby měl učitel zpětnou vazbu, co všechno ţáci výukou podle výukového programu získali. Kontrola žákovské přípravy: Učitel vyuţije poznatků z pojmové mapy a spolu se ţáky vyuţije Ppt prezentace (příloha č. 10), která je uzpůsobena jako shrnující materiál všech poznatků, týkajících se automobilismu, které by ţáci měli znát. V prezentaci je moţné najít některá historická data, týkající se objevu automobilu, základní stavba automobilu, motory (jejich rozdělení, práce, vzájemné srovnání), paliva (včetně biopaliv a alternativních paliv) a samozřejmostí je také část týkající se dopravy a ţivotního prostředí. Učitel má kromě prezentace k dispozici veškeré odborné texty, které jsou umístěny na webových stánkách www.autaveskole.cz. Expozice: Během expoziční fáze výuky ţáci pracují ve skupinách. V první aktivitě (příloha č. 1) mají ţáci za úkol správně přiřadit mezinárodní poznávací značky k jednotlivým státům. Poté dostanou rozstříhané jednotlivé dopravní značky (příloha č. 2), které mají rozdělit do celkem 5 skupin (informativní, příkazové, zákazové, výstraţné, upravující přednost) a správně je pojmenovat. 53

V další části dostanou ţáci pracovní listy (přílohy č. 3 a 4), které vyplňují ve dvojicích. Jedná se o pracovní listy na téma Paliva a Motory. Ţáci si zde ověřují svoje znalosti týkající se jednotlivých paliv, jejich vzniku, zpracování a rozdílných vlastností. Dále se zaměří na rozdíly mezi záţehovým a vznětovým motorem, popíší jednotlivé fáze práce motoru a pojmenují součásti, které k motoru automobilu neodlučitelně patří. Laboratorní práce č. 1: MODEL SPALOVACÍHO MOTORU (příloha č. 5 a č. 6 ) Pokus je praktickou ukázkou principu spalovacího motoru. PET láhev zastupuje válec motoru, odříznutý vrch s uzávěrem reprezentuje píst motoru, otvor v láhvi nahrazuje sací ventil a zapálená špejle plní funkci svíčky. Důleţité je neopomenout ţákům zdůraznit, ţe při práci je potřeba jistá přesnost, aby odříznutý vrch láhve s uzávěrem dobře seděl v lahvi, aby byl válec pokud moţno utěsněn. Po přidání benzinu je nutné nechat láhev nasytit parami benzinu. Po zapálení hořící špejlí vyletí píst asi 30 cm do vzduchu a benzin, který zůstává v lahvi (neodpaří se) vzplane. Laboratorní práce č. 2: MODEL ELEKTROMOTORU (příloha č. 7 a č. 8 ) Pokus je praktickou ukázkou principu elektromotoru, se kterým se ţáci denně setkávají v nejrůznějších domácích spotřebičích. Principem je propojení elektrického obvodu, kdy se průchodem elektrického proudu smyčkami drátu (závity cívky) vytváří dočasný magnetismus. Tím vzniká vlastní magnetické pole cívky, které vzájemně působí s magnetickým polem permanentních magnetů. To způsobuje otáčení elektromotoru. Při pokusu můţeme sledovat, jak funguje elektromotor. Je důleţité dbát na to, aby v kancelářských sponkách byly umístěny konce drátu, které jsou zbavené izolace. Díky vznikajícímu magnetickému poli, které je ovlivňováno magnetickým polem magnetů, dochází k roztočení modelu elektromotoru.

Závěr: Na závěr výuky ţáci dostanou opět test (příloha č. 9), který psali jiţ na začátku dne. Jedná se o zpětnou vazbu pro učitele. Tento test je vhodné ţákům zadat ještě jednou, přibliţně po měsíci od výuky podle výukového programu. Tato zpětná vazba je důleţitá také pro ţáky, kdy si sami mohou ověřit, jaké znalosti a vědomosti týkající se automobilismu si ponesou do dalších studií. 54

5.9. Sebereflexe průběhu výukového programu Během výukového programu Jezdím, jezdíš, jezdíme, ţáci projevovali svůj zájem o získání nových poznatků tohoto tématu. Program je postaven na střídání didaktických aktivit, coţ podporuje a udrţuje zájem ţáků v jeho průběhu. Zahrnuje také laboratorní práce, které byly pro ţáky vítaným zpestřením. Ţáci během programu projevovali svůj zájem o problematiku a radost z výuky, aktivně spolupracovali a výuka probíhala podle časového harmonogramu. Povaţuji za dobré nechávat po jednotlivých aktivitách vţdy ţákům kratší přestávku a to z důvodů sníţení pozornosti a vyšší unavitelnosti ţáků při vyučování v dlouhých blocích. Rozdělování do skupin jsem ponechala na volném výběru samotných ţáků. Mým záměrem přitom bylo vytvořit skupiny, které budou tvořeny ţáky motivovanými ke vzájemné spolupráci. Povaţuji však také za přínosné, pokud si učitel předem děti rozdělí do skupin – za přínosné v tomto postupu povaţuji to, ţe se ţáci učí pracovat i v umělé skupině (např. s lidmi, se kterými se normálně nebaví). Tento způsob bych volila zejména v kolektivu, v němţ chce učitel vést ţáky k integraci a přijímání i jim méně sympatických ţáků. Toto rozdělení pokládám za vhodné zejména na školách, kde jsou ţáci s dys- poruchami nebo integrovaní ţáci. Tito ţáci se mohou hůře zapojovat do kolektivu a tak bude jejich začlenění tímto způsobem snazší.

5.10. Přílohy k výukovému programu Součástí kapitoly přílohy jsou veškeré pomůcky vyuţívané během výuky podle výukového programu. Jsou to jednotlivé aktivity, pracovní listy a protokoly k laboratorním pracím. Jednotlivé pracovní listy a karty k laboratorním cvičením lze také vyţít samostatně během výuky k daným tématům.

55

Příloha č. 1: MEZINÁRODNÍ POZNÁVACÍ ZNAČKY K autům vždy patří státní poznávací značka. Neméně důležitá je v dnešní době znalost mezinárodních poznávacích značek. Seřaď správně jednotlivé země a jejich poznávací značky.

A B BG MNE CZ ET F HR IRL I CDN H D PL P RUS GR SK SLO GB USA E CH UA

Ukrajina Švýcarsko Španělsko Spojené státy americké Spojené království Slovinsko Slovensko Řecko Rusko Rakousko Portugalsko Polsko Německo Maďarsko Kanada Itálie Irsko Chorvatsko Francie Egypt Česká republika Černá Hora Bulharsko Belgie

56

Příloha č. 2: DOPRAVNÍ ZNAČKY Dopravní značení: Informativní – okruh, podchod nebo nadchod, jednosměrný provoz, přechod pro chodce, slepá pozemní komunikace, parkoviště, dálnice, silnice pro motorová vozidla, obytná zóna, nemocnice Příkazové – kruhový objezd, přikázaný směr jízdy, stezka pro chodce, stezka pro cyklisty, stezka pro chodce a cyklisty Zákazové – zákaz vjezdu všech vozidel, zákaz vjezdu jízdních kol, zákaz vstupu chodců, zákaz vjezdu všech motorových vozidel, nejvyšší dovolená rychlost, zákaz odbočení, zákaz zastavení, zákaz stání Výstražné – zatáčka vpravo, dvojitá zatáčka, křiţovatka, pozor kruhový objezd, nebezpečné klesání, zúţená vozovka, nerovnost vozovky, nebezpečí smyku, provoz v obou směrech, světelné signály, pozor přechod pro chodce, děti, práce, jiné nebezpečí, kolona, náledí, tramvaj, ţelezniční přejezd se závorami, ţelezniční přejezd bez závor, cyklisté Upravující přednost – křiţovatka s vedlejší pozemní komunikací, hlavní pozemní komunikace, konec hlavní pozemní komunikace, dej přednost v jízdě, stůj dej přednost v jízdě, přednost protijedoucích vozidel

57

[33]

58

Příloha č. 3: Pracovní list – PALIVA 1) Z nabízené nabídky vyber vlastnosti, které jsou charakteristické pro benzin: nemísitelný s vodou, nehořlavý, bezbarvý, kapalný, plynný, charakteristický zápach, bez zápachu, mísitelný s vodou, pevný, hořlavina 2) Benzin má vliv na lidské zdraví. Napiš, jak ho ovlivňuje: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 3) Doplň text o benzinu a naftě. Použij slova z nabídky. kapalných, klepavost motoru, větším, síry, škodlivá, krakování, destilací, antidetonátory, frakční destilací, ropy, hořlavá Benzin je směs …………………………… uhlovodíků. Je to látka vysoce ………………………… a zdraví………………………… . Vyrábí se …………………………… z ropy. Druhým způsobem výroby benzinu je…………………………… . Méně kvalitní benzin způsobuje v automobilech……………………………, proto je nutné do benzinové směsi přidat…………………………… . Nafta se získává také …………………………… z …………………………… . Stejně jako benzin je směsí kapalných uhlovodíků, ale s ……………………….. počtem atomů uhlíků v řetězci. Před pouţitím se upravuje sníţením obsahu …………………………… . 4) Porovnej složení a vlastnosti benzinu a nafty, vypiš jejich společné vlastnosti a vlastnosti rozdílné: společné vlastnosti: ……………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… rozdílné vlastnosti: a) benzin: ………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………. b) nafta: …………………………………………………………………………... ……………………………………………………………………………………. 59

5) Vyjmenuj plyny, které vznikají spalováním benzinu a nafty. Napiš, čím jsou nebezpečné nebo čím škodí životnímu prostředí: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 6) Napiš, která alternativní paliva znáš. Zkus se zamyslet, v čem jsou lepší (výhodnější) než benzin a nafta. Napiš nevýhody jejich výroby a použití. alternativní paliva: ……………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… výhody: …………………………………………………………………………... ………………………………………………………………………………….… ………………………………………………………………………………….… nevýhody: ………………………………………………………………………… ………………………………………………………………………………….… ………………………………………………………………………………….… 7) Pozoruj benzin a naftu. Všimni si jejich skupenství, barvy a zápachu. Potom sleduj, co se stane se směsí, pokud benzin nebo naftu přiliješ do obarvené vody. Sleduj zapálené kapky benzinu a nafty na hodinovém sklíčku a popiš, co jsi pozoroval. Benzin: a) vlastnosti: ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… b) rozpustnost benzinu ve vodě: …………………………………………………. Nafta: a) vlastnosti: ……………………………………………………………………… ……………………………………………………………………… b) rozpustnost nafty ve vodě: ………………………………………………….….

60

Příloha č. 4: Pracovní list – MOTORY 1) Na obrázku jsou dva motory. Jeden z nich znázorňuje zážehový motor (benzinový) a druhý vznětový motor (naftový). Pod obrázky napiš, který je který a jak jsi to vyvodil(a).

[34] 2) Pod obrázky dopiš jednotlivé fáze práce motoru. (1. sání, 2. stlačení, 3. zážeh, 4. výfuk)

[35]

Vyplň tabulku (doplň ano / ne podle toho, zda se v okamţiku dané pracovní fáze motoru ventil uvolňuje, dochází k výboji na svíčce nebo zda motor koná práci). takt

sací ventil

výfukový ventil

výboj na svíčce

motor koná práci

sání stlačení zážeh výfuk 61

3) Na obrázcích jsou jednotlivé části spalovacího motoru. Spoj tyto obrázky s příslušným názvem a s funkcí, kterou v motoru plní. ventil

zařízení startující automobil

svíčka

reguluje průtok paliva

setrvačník

odvod přebytečného tepla

chladič

elektrický iniciátor hoření

píst

akumulace energie

startér

pohyblivá část, přenáší sílu [34]

4) Spoj pojem a jeho vysvětlení: termika

stroje, které přeměňují teplo získané spálením určitého paliva na mechanickou

tepelné motory

převádí pohyb pístu na otáčivý pohyb hřídele

parní motory spalovací motory kliková hřídel

nauka o teple záţehové a vznětové motory parní stroj a parní turbína

karburátor

zařízení, ve kterém v určitém okamţiku cyklu automaticky přeskočí elektrická jiskra

katalyzátor

proudové a raketové motory

zapalovací svíčka chladič tryskové motory

odvádí z motoru teplo, které vznikne při spálení benzinu zařízení pro přípravu zápalné směsi benzinu a vzduchu součástka, ve které se přeměňují některé škodliviny ve výfukových plynech na méně škodlivé

62

Příloha č. 5: MODEL SPALOVACÍHO MOTORU – karta ţáka

MODEL SPALOVACÍHO MOTORU

Jméno: Datum: Hodnocení:

Úkol: Sestroj model spalovacího motoru.

Pomůcky a laboratorní sklo: plastová láhev nůţ špejle zápalky injekční stříkačka benzin

Chemikálie: benzin

Vlastní postup: 1) Plastovou láhev rozřízneme v jejím nejširším místě. 2) Uříznutý vršek s uzávěrem obrátíme dnem vzhůru a poloţíme na spodní část láhve. 3) Asi 5 cm nad dnem láhve vyřízneme otvor o průměru asi 1 – 1,5 cm. 4) Do láhve tímto otvorem vstříkneme asi 1 ml benzinu. 5) Zapálíme špejli. 6) Otvorem v láhvi ji vsuneme zapáleným koncem dovnitř. 7) Pozorujeme.

Aparatura:

63

Závěr: Napiš výsledek pozorování. Popiš základní princip činnosti spalovacího motoru.

Otázky a odpovědi k pokusu: 1) Jaké charakteristické vlastnosti můžeme sledovat u benzinu?

2) K čemu složil otvor v dolní části lahve?

3) Co nahrazovala zapálená špejle?

64

Příloha č. 6: MODEL SPALOVACÍHO MOTORU – metodika pro učitele

MODEL SPALOVACÍHO MOTORU (metodický list pro učitele)

Princip pokusu: Principem pokusu je výroba modelu spalovacího motoru, demonstrujícího změnu tlaku ve válci motoru, vznícení paliva a jeho explozi, která způsobuje uvolnění pístu. Toto je základem práce spalovacího motoru. Při pokusu je moţné sledovat základní vlastnosti benzinu, a to především jeho těkavost a zápalnost.

Pomůcky: plastová láhev nůţ špejle zápalky injekční stříkačka benzin

Chemikálie: benzin

Bezpečnost práce: Benzin: - vysoce hořlavý - zdraví škodlivý – nebezpečí váţného poškození zdraví při dlouhodobé expozici vdechováním; páry mohou způsobit ospalost a závratě; poţití můţe vyvolat poškození plic - první pomoc: 1) po nadýchání: přejděte na čerstvý vzduch 2) po kontaktu s pokoţkou: opláchněte velkým mnoţstvím vody, okamţitě svlékněte kontaminovaný oděv 3) po zasaţení očí: vyplachujte široce rozevřené oči velkým mnoţstvím vody 4) po poţití: zvýšená opatrnost při zvracení (nebezpečí vdýchnutí zvratků – udrţujte volné dýchací cesty) Ihned vyhledejte lékařskou pomoc!!!

Vlastní postup: 1) Plastovou láhev rozřízneme v jejím nejširším místě. 2) Uříznutý vršek s uzávěrem obrátíme dnem vzhůru a poloţíme na spodní část láhve. 3) Asi 5 cm nad dnem láhve vyřízneme otvor o průměru asi 1 – 1,5 cm. 4) Do láhve tímto otvorem vstříkneme asi 1 ml benzinu. 5) Zapálíme špejli. 6) Otvorem v láhvi ji vsuneme zapáleným koncem dovnitř. 7) Pozorujeme.

65

Aparatura:

Závěr: Při pokusu jsme pozorovali vznícení benzinových par. V důsledku toho došlo v lahvi ke zvýšení tlaku, coţ mělo za následek vymrštění odříznuté vrchní části lahve. Plastová láhev zastupuje válec motoru, píst je tvořen odříznutým vrchem lahve (při pokusu je důleţité, aby byl válec dostatečně uzavřen a mohlo dojít k explozi par benzinu). Ţákům zkontrolujeme horní část PET lahve, zda dobře drţí a ţe je do lahve dobře zatlačená, aby nedocházelo k úniku par. Sací ventil je tvořen otvorem v dolní části lahve a zapálená špejle symbolizuje zapalovací svíčku. Po přidání benzinu je nutné nechat láhev nasytit parami benzinu. Po zapálení hořící špejlí vyletí píst asi 30 cm do vzduchu a benzin, který zůstává v lahvi (neodpaří se) vzplane.

Otázky a odpovědi k pokusu: 1) Jaké charakteristické vlastnosti můžeme sledovat u benzinu? - benzin je kapalina charakteristického zápachu - benzin je těkavá látka - benzin a jeho páry jsou snadno zápalné 2) K čemu složil otvor v dolní části lahve? - otvor v dolní části lahve slouţí jako sací ventil 3) Co nahrazovala zapálená špejle? - špejle slouţí jako zapalovací svíčka

66

Příloha č. 7: MODEL ELEKTROMOTORU – karta ţáka

MODEL ELEKTROMOTORU

Jméno: Datum: Hodnocení:

Úkol: Sestroj model elektromotoru.

Pomůcky: 1 m izolovaného drátu pero (tuţka) 2 kancelářské sponky plastový kelímek 2 magnety baterie 4,5 V vodiče se svorkami

Vlastní postup: 1) Asi 1 metr dlouhý kus izolovaného drátu na koncích zbavíme izolace a navineme jej na pero (tuţku) do těsných krouţků. 2) Tím získáme závity. 3) Vezmeme dvě kancelářské sponky a podle nákresu je částečně natáhneme. 4) Sponky upevníme do plastového kelímku, postaveného na hrdlo. 5) Oky na kancelářských sponkách protáhneme drát s vytvořenými závity. 6) Přes dno kelímku spojíme dva magnety. 7) Pomocí vodičů se svorkami spojíme kancelářské sponky s baterií. 8) Pozorujeme.

Aparatura:

67

Závěr: Napiš výsledek pozorování. Popiš základní princip činnosti elektromotoru.

Otázky a odpovědi k pokusu: 1) Proč je nutné, aby konce drátu byly zbaveny izolace?

2) Co způsobuje roztočení drátu se závity?

68

Příloha č. 8: MODEL ELEKTROMOTORU – metodika pro učitele

MODEL ELEKTROMOTORU (metodický list pro učitele)

Princip pokusu: Principem pokusu je ukázat ţákům funkci elektromotoru, se kterým se denně setkávají v nejrůznějších domácích spotřebičích. Principem je propojení elektrického obvodu, kdy se průchodem elektrického proudu smyčkami drátu (závity cívky) vytváří dočasný magnetismus. Tím vzniká vlastní magnetické pole cívky, které vzájemně působí s magnetickým polem permanentních magnetů. To způsobuje otáčení elektromotoru.

Pomůcky: 1 m izolovaného drátu pero (tuţka) 2 kancelářské sponky plastový kelímek 2 magnety baterie 4,5 V vodiče se svorkami

Vlastní postup: 1) Asi 1 metr dlouhý kus izolovaného drátu na koncích zbavíme izolace a navineme jej na pero (tuţku) do těsných krouţků. 2) Tím získáme závity. 3) Vezmeme dvě kancelářské sponky a podle nákresu je částečně natáhneme. 4) Sponky upevníme do plastového kelímku, postaveného na hrdlo. 5) Oky na kancelářských sponkách protáhneme drát s vytvořenými závity. 6) Přes dno kelímku spojíme dva magnety. 7) Pomocí vodičů se svorkami spojíme kancelářské sponky s baterií. 8) Pozorujeme.

Aparatura:

69

Závěr: Při pokusu můţeme sledovat, jak funguje elektromotor. Je důleţité dbát na to, aby v kancelářských sponkách byly umístěny konce drátu, které jsou zbavené izolace. Díky vznikajícímu magnetickému poli, které je ovlivňováno magnetickým polem magnetů, dochází k roztočení modelu elektromotoru.

Otázky a odpovědi k pokusu: 1) Proč je nutné, aby konce drátu byly zbaveny izolace? - pokud bychom izolaci na drátu nechali, neprocházel by jím elektrický proud a nedocházelo by k vytvoření dočasného magnetického pole 2) Co způsobuje roztočení drátu se závity? - točení je způsobeno vzniklým dočasným magnetickým polem cívky, které je ovlivňováno magnetickým polem magnetů

70

Příloha č. 9: PRETEST, POSTTEST 1) Které druhy motorů znáš? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 2) Ve kterém motoru se jako palivo používá nafta a ve kterém benzin? benzin: …………………………………………………………………………… nafta: ……………………………………………………………………………. 3) Popiš jednotlivé fáze práce motoru: (nápověda: stlačování, výfuk, rozpínání, sání)

4) Jak se jmenuje metoda oddělování jednotlivých složek směsi z ropy? …………………………………………………………………………………… 5) Napiš alespoň 3 světová naleziště ropy. Pokud jsou nějaká naleziště ropy i v České republice, napiš kde. …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 6) Zatrhni správná slova z nabídky: Benzin je pevná látka / kapalina / plyn, je mísitelný / nemísitelný s vodou. Jeho základní vlastností je hořlavost / nehořlavost. Má svůj charakteristický zápach / je bez zápachu. 71

7) Napiš, ve kterém století byl vyroben první automobil: ……………………… 8) Co všechno se ti vybaví, když se řekne chemie a automobil? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 9) Napiš, který hlavní skleníkový plyn vzniká v automobilech při spalování fosilních paliv: …………………………………………………………………. 10) Vypiš hlavní části automobilu: …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… 11) Jak automobil a jeho jednotlivé součástky chráníme proti korozi? …………………………………………………………………………………… …………………………………………………………………………………… ……………………………………………………………………………………

72

6. ZÁVĚR Diplomová práce propojuje získané znalosti z jednotlivých vyučovacích předmětů v oblasti automobilismu. Umoţňuje ţákům i jejich učitelům vytvořit si ucelený pohled na dané téma za pomoci výukového programu. Automobilismus, naše zvolené téma, je dnes velmi diskutovanou oblastí, ať uţ z hlediska škodlivosti ţivotnímu prostředí nebo jako neodmyslitelná sloţka lidského ţivota. Moji diplomovou práci tvoří dvě části – část teoretická a část praktická. Teoretická část, která je koncipována jako učební materiál pro učitele, obsahuje historii automobilismu, potřebné poznatky o motorech, palivech, chemii v automobilu (kterou rozumíme provozní kapaliny, akumulátor, pneumatiky a katalyzátor) a také nezbytnou kapitolu věnující se ţivotnímu prostředí. Praktickou část diplomové práce tvoří výukový program, jeho scénář, pracovní listy k jednotlivým aktivitám, laboratorní práce, test a PowerPointová prezentace pro ţáky. Základními aktivitami výukového programu jsou práce s mezinárodními poznávacími značkami a dopravními značkami, které by měl znát kaţdý účastník silničního provozu. Pracovní listy jsou určeny pro zopakování jednotlivých poznatků o motorech a běţně vyuţívaných palivech. Protokoly k laboratorním pracím na témata Model spalovacího motoru a Model elektromotoru jsou koncipovány jako karta pokusu pro ţáka a metodický list pro učitele. Test je připraven tak, aby byl vyuţitelný na začátku výukového programu, kdy má učitel jeho prostřednictvím moţnost získat přehled o tom, co jiţ ţáci o automobilismu vědí, a na jeho konci potom ukáţe samotným ţákům i učiteli, kam se jejich znalosti a dovednosti posunuly. Tento test se tak stává dobrým materiálem k sebereflexi jak ţáků, tak učitele. PowerPointová prezentace provází učitele a ţáky celým dnem, jsou v ní zakomponovány myšlenková mapa, jednotlivé poznatky, rozšiřující vědomosti, návody k jednotlivým aktivitám a laboratorním pracím. Veškeré studijní materiály, pracovní listy k jednotlivým aktivitám, laboratorní práce, test i PowerPointovou prezentaci si mohou učitelé stáhnou na internetových stránkách www.autaveskole.cz, které jsou rovněţ součástí mojí diplomové práce.

73

RESUMÉ The aim of the thesis is to product integrated subject matter with motorism. It connects source materials from physics, chemistry, biology, protection of the environment and history. The first part (theoretical part) is to represent expert knowledge particular subjects. You can find there history of motorism, from what are cars made something about engines and their mutual comparison. Next is chapter about fuels (their genesis, mining, processing and improvement). Theoretical part include chapter named Chemistry in cars, where you can read about engine lubrication oils, working fluids, accumulator, catalyst and pneumatic tires. Weighty part is carriage and protection of the environment. The practical part is consist in authoring language formation for ninth year-class on primary school. Here are model lesson in agreement with authoring language with production of scenario, table time and methodology for teachers, worksheets for pupils and laboratory works. Integral part of practical part of my thesis is production of webpage.

74

CITOVANÁ LITERATURA A INTERNETOVÉ ZDROJE [1] Benz Patent Motorwagen v číslech [online]. c1999-2009 [cit. 2009-10-03]. Dostupný z WWW: http://auto.idnes.cz/auto_ojetiny.asp?r=auto_ojetiny& c=A060130_164719_auto_ojetiny_fdv>. [2] KOLÁŘOVÁ, R., BOHUNĚK, J. Fyzika pro 8. ročník základní školy. Praha : Prometheus, 1999. 256 s. ISBN 80-7196-149-3. [3] Historie automobilismu [online]. 2005 [cit. 2009-10-03]. Dostupný z WWW: . [4] KUČERA, T. Historie automobilů a přední postavy vývoje automobilového průmyslu

[online].

[2008]

[cit.

2009-10-03].

Dostupný

z

WWW:

. [5] Historie automobilismu [online]. 2009 [cit. 2009-10-03]. Dostupný z WWW: . [6] Auta, která psala historii [online]. c1999-2009 [cit. 2009-10-03]. Dostupný z WWW: . [7] Benz Patent Motorwagen: Automobilu je 120 let [online]. c1999-2009 [cit. 2009-1003].

Dostupný

z

WWW:


ojetiny&c=A060130_150019_auto_ ojetiny_fdv>. [8] Historie automobilismu v datech [online]. c1999-2009 [cit. 2009-10-03]. Dostupný z WWW: . [9] ŠLEHOFER, V. Údržba a opravy vozů Trabant 601. Praha : SNTL, 1984. 288 s. [10] SedlatyAuto.cz : Samonosná karoserie [online]. [2007] [cit. 2009-11-03]. Dostupný z

WWW:


3.html>. [11] VYKOUKAL, R. Automobily. Praha : SNTL - Nakladatelství technické literatury, 1971. 411 s. 75

[12] SVOBODA, E., et al. Přehled středoškolské fyziky. Olomouc : Prometheus, 1998. 497 s. ISBN 80-7196-116-7. [13] MOTEJL, V., et al. Učebnice pro řidiče a opraváře automobilů. Brno : Litera, 2004. 610 s. ISBN 80-85763-24-9. [14] ZIKMUND, M.. Fyzikální web : motory [online]. 2003 [cit. 2009-08-17]. Dostupný z WWW: . [15] BENEŠ, P, PUMPR, V, BANÝR, J. Základy chemie 2. Praha : Fortuna, 1999. 96 s. ISBN 80-7168-312-4. [16] VŠETIČKA, M., REICHEL, J. Multimediální Encyklopedie Fyziky : čtyřdobý zážehový motor [online]. C2006-2009 [cit. 2009-08-17]. Dostupný z WWW: . [17] CLARK, J.O.E. Velká encyklopedie : fyzika. Praha : Svojtka a Vašut, 1997. 160 s. ISBN 80-7180-210-7. [18] PEOPLE, S, WHITEHEAD, P. Přehled učiva : fyzika. Praha : Václav Svojtka & Co., 1999. 256 s. ISBN 80-7237-176-2. [19] Ropa a zemní plyn, [online]. [2007] [cit. 2009-11-14]. Dostupný z WWW: . [20] KOVÁČ, M.; PILKOVÁ, S. Geolog, Praha : Mladá fronta, 1988, 331 s. [21] ŠVANDOVÁ, K. Geologická stavba mikroregionu Podluží Brno, 2008. 55 s. Obhájeno 11. června 2008 na Katedře biologie na Pedagogické fakultě Masarykovy univerzity v Brně. Vedoucí bakalářské práce doc. RNDr. Jiří Matyášek, CSc. [22] MORGANOVÁ, N. Velká encyklopedie chemie. Praha : Svojtka a Vašut, 1997. 158 s. ISBN 80-7180-211-5. [23] Paliva rpo zážehové motory a jejich charakteristika [online]. c2007- [cit. 2009-1214].

Dostupný

z

WWW:


benziny.pdf>. [24] Specifikace motorových olejů [online]. 2008 [cit. 2009-12-14]. Dostupný z WWW: . 76

[25] VEČEŘA, Z. Chemie pro všechny. Praha : SNTL – Nakladatelství technické literatury, 1990. 656 s. ISBN 80-03-00500-0. [26] Lead-acid storage battery [online]. [2009] [cit. 2009-12-29]. Dostupný z WWW: . [27] VLK, F. Zkoušení a diagnostika motorových vozidel. Brno : BEN – Technická literatura, 2001. 444 s. ISBN 80-239-7064-X [28] Co je pneumatika? [online]. c2009 [cit. 2009-12-29]. Dostupný z WWW: < http://www.michelin.cz/cz/auto/auto_cons_bib_qu_est_pne.jsp >. [29] Jak udržovat a skladovat pneu. [online]. 2009 [cit. 2009-12-30]. Dostupný z WWW: < http://www.pneumatiky-prodej-pneu.cz/udrzba-pneu-d79/ >. [30] PATRIK, M. Účinky dopravy na životní prostředí a zdraví obyvatel v ČR. [online]. 1995 [cit. 2009-12-30]. Dostupný na WWW: < http://www.cde.ecn.cz/ dokumenty/doprava/vlivcrcz.htm >. [31] PRŮCHA, J. Moderní pedagogika. Praha : Portál, 1998. 488 s. ISBN 978-80-7367503-5. [32] Rámcový vzdělávací program pro základní vzdělávání. [online]. 2007 [cit. 201001-29].

Dostupný

na

WWW:

<

http://rvp.cz/informace/wp-content/

uploads/2009/09/RVPZV_2007-07.pdf >. [33] Dopravní značky a jejich význam, dopravní značky obrázky [online]. 2007 [cit. 2010-04-03]. Dopravní značky, testy. Dostupné z WWW: . [34] MACHÁČEK, M. Pracovní sešit k učebnici Fyzika 8 pro základní školy a víceletá gymnázia. Praha : Prometheus spol. s.r.o., 2001. 32 s. ISBN 80-7196-160-4. [35] Spalovací motor [online]. 2007 [cit. 2010-04-03]. SimiWebpark. Dostupné z WWW: . [36] Ropa [online]. c1999 [cit. 2010-01-04]. Encyklopedie Energie. Dostupné z WWW: .

77

POUŽITÁ LITERATURA JAN, Z., ŢDÁNSKÝ, B. Výkladový automobilový slovník. Brno : Computer Press, 2003. 207 s. ISBN 80-7226-986-0. KUBA, A. Jak přišli koně pod kapotu. Praha : Nakladatelství dopravy a spojů, 1988. 192 s. KUBA, A., HAUSMAN, J. Malé dějiny auta. Praha : Albatros, 1973. 229 s. MACHÁČEK, M. Fyzika 8 pro základní školy a víceletá gymnázia. Praha : Prometheus spol. s.r.o., 2001. 160 s. Dostupné z WWW: <160>. ISBN 859-80-7196-220-1. Oleje pro stacionární motory, Převodové oleje, Automotive [online]. c2009 [cit. 200912-29]. Dostupný z WWW: . PROCHÁZKA, H., MARTOF, J. Automobily Aero Jawa Walter Wikov \"Z\". Brno : Computer Press, 2009. 176 s. ISBN 978-80-251-1940-2. Start your engines! [online]. 2000 [cit. 2010-04-03]. Http://library.thinkquest.org. Dostupné

z

WWW:


diesel.php3?v=2>. SVATOŇOVÁ, H. Integrovaná přírodověda 1: Jezdíme autem. Materiál pro učitele. Brno : Muni press, 2010. 55 s. ISBN 978-80-210-5105-8.

78