Инженерия в природе

Будем использовать классический подход (инженера или математика) к решению проблемы моделирования, который заключается в том, чтобы сформулировать исходную задачу, описывающую физический процесс и затем постараться ввести необходимое количество упрощающих предположений для формулировки ново задачи, которая поддается решению теми или иными средствами. Под моделью будем понимать образ, описание объекта исследования, отражение его характеристик. Моделирование — метод исследования, научного познания объектов разной природы при помощи моделей. [c.371]

В связи с необходимостью экологического оздоровления всех отраслей промышленности требуется улучшить экологическую подготовку инженеров. Экология как научная дисциплина обязательна для студентов всех специальностей. Курсы экологии и охраны окружающей среды изучают студенты многих факультетов и специальностей. Будущие инженеры должны знать основы экологии, последствия воздействия выбросов на природу и здоровье человека. [c.5]

Необходимо еще раз подчеркнуть, что при исследовании связи между несколькими переменными важно не только умение владеть математическими методами, но также применение специальных знаний инженера-химика в отношении природы исследуемых переменных. [c.267]

Ежеквартально на предприятии, проводится День охраны природы. Это расширенное заседание постоянно действующей комиссии по охране природы с участием главного инженера. В этот день рассматривают вопросы, связанные с превышением норм выбросов в атмосферу и в сточные воды, выясняют причины, вызывающие эти нарушения, а также намечают мероприятия для охраны природы и оздоровления условий труда. [c.129]

Метод физического моделирования особенно привлекателен для инженеров-исследователей, так как физическая природа модели и объекта не меняется и физическая модель воспроизводит все стороны исследуемого процесса, что позволяет уточнить некоторые детали, не отраженные в исходной знаковой модели. Однако указанную модель можно реализовать только при наличии подобной модели у исходного аппарата или реактора. При этом под подобной понимается модель, отличающаяся лишь изменением масштаба входящих величин, т. е. характеризующаяся одинаковой знаковой моделью в безразмерной форме. [c.461]

В последние несколько лет увеличивающаяся потребность в удобрениях и успехи, достигнутые фирмой Ай-Си-Ай в процессе парового риформинга нафты (т. е. легких погонов нефти), привели к строительству сотен новых химических заводов. Их пришлось укомплектовать, в основном, технологами, не имевшими ранее опыта работы с катализаторами и каталитическими процессами. В то же время размеры единичных промышленных установок угрожающе возрастали — в основном благодаря успехам каталитической химии. Проектировщики и инженеры, занятые эксплуатацией таких установок, довольствовались тем, что рассматривали катализатор как реагент, доставляемый на завод в барабане, на котором есть этикетка с указанием, как его содержимое должно быть использовано и при каких условиях оно должно работать. Потребители были склонны рассматривать химию катализа как таинство, которое лучше оставить специалистам. Такое отношение оправдывалось в то время, когда практика катализа была по преимуществу искусством и основывалась на эмпиризме. Но эти времена прошли. Сейчас известно достаточно о природе и функциях этих химических превращений для того, чтобы возможно было их рациональное проектирование и использование. Одна из целей этой книги — дать каждому специалисту, использующему катализаторы, удобный источник практической информации и научной оценки природы веществ, которые он применяет. [c.9]

Повышение степени использования нефти в процессе ее переработки является в настоящее время одной из самых трудных и актуальных проблем для химии нефти и нефтеперерабатывающей промышленности. На решение этой задачи должны быть направлены основные усилия исследователей химиков и инженеров-технологов нефтеперерабатывающих заводов. На основании знания химической природы тяжелой части нефти [c.7]

Экспериментально установлено, что если различные виды работы могут быть полностью обращены в теплоту и в идеальном случае могут полностью переходить друг в друга, то обратное преобразование невозможно, так как только некоторая часть теплоты превращается в работу при циклическом процессе. Здесь речь идет о закрытой системе, совершающей круговой термодинамический процесс, а не о единичном акте, так как в последнем случае согласно принципу эквивалентности преобразование тепла в работу можно произвести полностью. Такая система является, по сути дела, или тепловой машиной (система суммарно производит работу над источником работы), или холодильной машиной (источник работы суммарно производит работу над системой). Поэтому неудивительно, что изучение вопросов, связанных со вторым началом термодинамики, исторически обязано исследованию принципа действия тепловых машин, назначение которых состоит в превращении тепла в работу. В фундаментальном труде французского инженера Сади Карно Размышления о движущей силе огня и о машинах, способных развивать эту силу (1824) сделана первая, еще весьма несовершенная попытка сформулировать второе начало термодинамики. В труде Карно рассматриваются три основных вопроса 1) необходимое условие для преобразования теплоты в работу 2) условие, при котором трансформация теплоты в работу может достигнуть максимального эффекта 3) зависимость коэффициента полезного действия тепловой машины от природы рабочего вещества. В труде Карно был сделан совершенно правильный вывод, что коэффициенты полезного действия всех обратимых тепловых машин одинаковы и не зависят от рода работающего тела, а только от интервала предельных температур, в котором работает машина. [c.88]

Кроме чисто практической ценности, которую имеет для химика учение о строении молекул и химической связи, оно помогает построить цельную и гармоничную картину химических явлений, а это не менее важно, ибо человеку издавна присуще интересоваться самой природой вещей. Нет сомнения, что изучение этого раздела науки о веществе во многом определяет общетеоретическую подготовку инженера-химика, делает его способным к восприятию новых идей, на которых строится и будет строиться новая технология химической промышленности. [c.6]

Для развития новой техники необходимы материалы с особыми свойствами, которых нет в природе сверхчистые, сверхтвердые, сверхпроводящие, жаростойкие и т. п. Такие материалы поставляет современная химическая промышленность, поэтому можно понять важность ее изучения для инженера любой специальности. В электротехнической промышленности, например, более 80 % продукции выпускается с применением полимерных материалов. [c.8]

Ядерные реакции. В ядерной реакции происходит превращение ядер, обусловленное их взаимодействием с элементарными частицами или с другими ядрами. На практике ядерные реакции осуществляются, как правило, путем бомбардировки более тяжелых ядер пучками более легких ядер или же элементарных частиц. В настоящее время ученые и инженеры широко используют ядерные реакции для получения редко встречающихся в природе изотопов известных элементов и для синтеза новых химических элементов. [c.45]

Основанные на измерении методы по самой природе своей эмпиричны. Они позволяют обойти необходимость разработки надежных теорий и выполнения сложных математических вычислений и быстро и без больших затрат приводят к требуемым результатам. В руках квалифицированного инженера они являются надежным дополнением интуиции и воображения. Однако далеко не всегда удается достаточно надежно определить ключевые параметры. Кроме того, обычно удается исследовать лишь ограниченные интервалы изменения ключевых параметров процесса и то только для одной проектной схемы. В тех случаях, когда необходимо всесторонне выявить предельные возможности существующего оборудования, эмпирические методы могут оказаться вполне достаточными. Однако даже в таких случаях невозможно проверить влияние всех важнейших параметров. Могут остаться невыявленными области, в которых совместное влияние нескольких параметров оказывается весьма существенным. При необходимости коренного [c.5]

В результате наблюдений, аналогичных приведенным выше, можно считать, что важнейшим шагом к более глубокому пониманию природы и механизма диффузионных пламен в турбулентном потоке является углубленное изучение турбулентных струй. Поскольку большинство исследовательских работ было посвящено свободной струе, с таких систем и начнем рассмотрение. В этом разделе изложены теории, предложенные в связи с возможностью их практического использования для объяснения турбулентных диффузионных пламен. Поскольку большинство областей применения связано с использованием закрытых систем, второй раздел главы посвящен ограниченной турбулентной струе. В третьем разделе рассмотрены имеющиеся данные по системам сгорания (стабильность, форма и светимость пламени) и зависимость этих показателей от интенсивности турбулизации. В заключение главы приводятся некоторые замечания, которые могут служить руководством для инженера-проектировщика, работающего в области применения турбулентных диффузионных пламен, и указаны направления дальнейших исследовательских работ. [c.297]

В настоящее время разработаны методы рекомбинации генов в экспериментальных условиях, позволяющие получить новые комбинации генов, не существующие в природе. Синтез рекомбинантных молекул ДНК - новый инструмент в генетических исследованиях, получивших название генной инженерии. В рекомбинации участвуют различные ферменты рестриктазы, экзо- и эндонуклеазы, трансферазы, ДНК-лигазы. [c.61]

Химия синтетических элементоорганических полимеров — молодая наука, она пока не смогла охватить широкие горизонты (которые она уже частично открыла), но ей много предстоит открыть в будущем. Возможности науки в области химии элементоорганических полимеров, а, следовательно, и в развитии их производства, поистине неограниченны. Если вначале синтетические полимеры появились как результат подражания природным соединениям и для их замены, то сейчас есть много таких полимеров, которые являются творчеством ученых и инженеров и не имеют себе аналогов в природе. [c.17]

Клеточная инженерия растений. Растения по праву называют гениальными инженерами природы. Их уникальное свойство восстанавливаться после повреждений обусловлено тем, что даже зрелые растительные клетки сохраняют способность к делению и пе-редифференцировке. Такая пластичность (тотипотентность) наглядно проявляется при культивировании растительной ткани в среде, содержащей необходимые пита. ельные вещества (органические и неорганические) и факторы роста (фитогормоны). [c.138]

Практически любой расчет теплообмена требует знания одного или нескольких физических параметров жидкостей, газов или поиерхностей, на которых происходит теплообмен. Именно важность информации о физических свойствах для указанных целей побудила редакторов нклю-чить в справочник часть, посвященную этим свойствам. Для расчетов процессов переноса теплоты, массы и импульса инженер-теплотехник должен хорошо понимать физическую природу явлений, обусловливающих различные параметры, используемые в этих расчетах, а также их зависимость от других параметров, таких, как давление и температура. По этой причине в первых разделах настоящего тома рассматриваются физические свойства различных веществ. Сначала обсуждаются свойства чистых жидкостей и газов (разд. 4.1). Во многих теплообменных устройствах газы и жидкости представляк5т собой смеси нескольких компонептов, и следующий раздел (разд. 4.2) посвящен обсуждению свойств таких смесей, включая их равновесные термодинамические свойства. В обоих разделах изучаемая среда рассматривается как ньютоновская, в то время как фактически многие используемые на практике жидкости обнаруживают свойства неньютоновских сред. Приводить данные о реологических свойствах неньютоновских жидкостей — занятие не слитком продуктивное, поскольку они сильно меняются в зависимости от ситуации. Поэтому основное внимание уделено экспериментальному определению и (там, где это возможно) расчету характеристик этих жидкостей эта тема подробно рассмотрена в разд. 4.3. Свойства твердых тел необходимо знать в расчетах теплообмена не только в тех случаях, когда теплообмен обеспечивается за счет теплопроводности (при этом должны быть известны теплопроводность твердого тела, его теплоемкость и плотность), ио также и при теплообмене излучением, где излучательная способность поверхности имеет исключительно важное зна- [c.147]

По мнению ряда специалистов, биотехнология представляет собой по сути связующее звено между биологизацией и экологизацией материального производства, поскольку она по своей природе глубоко экологична [26]. Вряд ли можно полностью согласиться с этим утверждением. Негативные стороны генной инженерии подробно рассмотрены в главе 4. Кроме того, следует учесть, что экологические последствия от размножения микроорганизмов в большом количестве еще не оценены. Области применения каж- [c.390]

Моделирование ТЭ. Для создания высокоэффектив1ШХ ТЭ необходимо детальное моделирование сложнейших электрохимических, каталитических, транспортных (тепла и массы), электрических процессов. Нахождение оптимального химического состава катода, электрода, электролита, вспомогательных материалов, оптимальной пористой структуры этих материалов требует привлечения специалистов в области физики, материаловедения, катализа, электрохимии, электричества, инженерии, В настоящее время в различных странах мира ведется многочисленные работы по моделированию ТЭ с использованием методов математической статистики, нейронных сетей, нечетких множеств. Однако наиболее перспективным представляется применение методов системного анализа и математического моделирования, базирующегося на построении феноменологических моделей, включающих всю совокупность явлений катали гической, электрохимической и физикохимической природы. Для моделирования ТЭ мы используем трехфазную гомогенную модель, включающую систему уравнений, описывающих электрохимическую реакцию и транспортные процессы, а также электрическую составляющую процесса. [c.64]

Полимеры благодаря своей макромолекулярной природе способны изменять конформации в широком спектре. Переход от одной конформации к другой происходит за очень короткое время при температурах переработки, но становится очень длительным при температурах эксплуатации. Это обстоятельство может быть использовано инженерами-переработчиками, которые могут проводить отдельные стадии процесса переработки таким образом, чтобы при высоких температурах добиться расположения молекулярных цепей в нужном порядке, а затем быстрым охлаждением расплава до температур эксплуатации зафиксировать полученные структуры в изделиях. Таким образом, формирование структур является результатзм целенаправленных технологических воздействий. [c.45]

Теперь мы остановимся еще на одном интересном новом явлении, относящемся, к злектроосмосу, а именно на возникновении электроосмотического потока жидкости во внутренней цепи гальванического элемента, построенного на пористой среде. Это явление было замечено впервые практиками. При проведении опытов по проверке швейцарского патента Эрнста (1940 г.), предложившего использовать электроосмос для сушки сырых стен кирпичных зданий, инженерами-стронтелями Б. В. Матвеевым и О. М. Фридманом был предложен способ осушки, заключающийся в заделке гальванических элементов типа Даниеля в кладку стены. Эти авторы сообщили о положительных результатах, полученных ими на различных объектах при испытании предложенного способа. О. М. Фридман назвал это явление гальваноосмос , но природа этого явления им не была изучена. На нашей кафедре А. С. Окунев и Д. А. Фридрихсберг исследовали это явление и дали обоснование его электроосмотической природы. [c.69]

Современному инженеру-машиностроителю необходим достаточно широкий объем химических знаний. Так, в машиностроении используются различные по химической природе материалы, а для поверхностной и глубинной обработки материалов (металлов) применяются многие физико-химические процессы. Сочетание разных по физикохимическим свойствам материалов в конструкциях требует знания их свойств не только для наиболее рационального использования, но и для обеспечения высокой точности и надежности создаваемых машин. В условиях быстро развиваюш,ейся техники невозможно предусмотреть все конкретные вопросы в области химии, с которыми может столкнуться будуш,ий специалист. [c.3]

Огромное значение для молекулярной биологии последнего десятилетия имеет развитие генетической инженерии (возникшей в 1972—1973 гг. П. Берг, П. Лобан, С. Коэн и Г. Бойер) и методов работы с рекомбинантными ДНК в сочетании с методами химического синтеза крупных фрагментов ДНК. В результате сделались доступными для исследования индивидуальные гены и регуляторные генетические элементы, было стимулировано изучение ферментов биосинтеза и обмена нуклеиновых кислот. Благодаря этому после 1977 г. были обнаружены мозаичное (экзон-интронное) строение генов, явление сплайсинга и ферментативной активности у РНК, усилители ( энхансеры ) экспрессии генов, многие регуляторные белки, онкогены и онкобелки, мобильные генетические элементы. Возникла белковая инженерия, которая позволяет получать новые, не существующие в природе белки. Молекулярная биология начала оказывать существенное влияние на развитие биотехнологии, медицины и сельского хозяйства. [c.9]

Доклад состоялся 15 октября 1998 г. Докладчик — член-корреспондент РАЕН, академик Нью-Йоркской АН и Международной академии наук о природе и обществе, доктор технических наук, профессор кафедры разработки и эксплуатации нефтяных месторождений РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, генеральный технолог, директор Научного центра по технологиям разработки трудноизалекасмых запасов нефти ОАО Всероссийский нефтегазовый научно-исследовательский институт им. акад. А. П. Крылова (ВНИИнефть), член Международного общества инженеров-нефтяников (8РЕ), лауреат премии Миннефтепрома А. Я. Хавкин. [c.4]

Б. X. тесно связана с практич. задачами медицины и с. х-ва (получение витаминов, гормонов, антибиотиков и других лек. ср-в, стимуляторов роста растений н регуляторов поведения животных и насекомых), хим., пищ. и мн-кробиол. пром-сти. В результате сочетания методов Б. х. и генетической инженерии стало возможным практич. решение проблемы получения сложных биологически важных в-в белково-пептидной природы, включая такие высокомо- [c.288]

М.г.э. открыты в 40-х гг. 20 в. Б. Мак-Клинток на основании генетич. анализа нестабильных мутаций у кукурузы. Исследование их мол. природы начато в бО-х гг. в связи с обнаружением нового типа мутационньк изменений у бактерий (т. наз. вставочных мутаций) и идентификацией носителей этих мутаций. Структурно-функцион. исследования М, г. э. эукариот на мол. уровне ведутся с кон. 70-х гг. с использованием методов клонирования (получение наследственно однородных поколений особи или клетки путем бесполого размножения) и генетич. инженерии. [c.80]

Активность неспецифичных Н. подавляется этилендиаминтетрауксусной к-той. Для нек-рых Н. обнаружены ингибиторы белковой природы. Локализация в клетках и функцион. роль Н. не изучены. Н. применяют в препаративной биохимии и генной инженерии Н. из бактерий Sarratia mar es ens используют для лечения вирусных заболеваний пчел. [c.296]

Проводятся исследования но созданию т. наз. химерных Т. бактерий (их получают методами генетич. инженерии), к-рыс содержат в молекуле домены разных токсинов. Таким образом можно получать Т., ранее не существовавшие в природе (напр.. Т., содержащие домены токсинов бактерий и фитотоксиноа). [c.602]

Экологич. проблемы, возникающие в связи с произ-вом и потреблением хим. продуктов, привяжают значительное внимание ученых, инженеров-практиков и всего населения, для их решения выделяются значительные средства (см. Водопад-готовка, Газов очистка, Каплеулавливание, Ох на природы, Пылеулавливание, Туманоулавливание). [c.240]

Взаимосвязь различньгх дисциплин во многих случаях можно проиллюстрировать примерами из истории науки. Скажем, периодический закон был открыт химиками, но объяснен на основе теории строения атома физиками тем не менее атомистическая теория строения материи была еще раньше предложена химиками. Периодический закон и периодическая система элементов служат интересам не только химиков, но также физиков и биологов. В качестве второго примера укажем, что процесс фотосинтеза долгое время был предметом изучения ботаников, но химикам удалось вскрыть его механизм, который имеет чисто химическую природу. Это открытие привело к появлению новых областей исследования для биохимиков и даже инженеров, которые ищут пути использования солнечной энергии как дешевого источника, удобного для применения в промышленности. [c.10]

Достойное место в исследованиях химии и технологии изобутилена и его полимеров заняли молекулярная инженерия как совокупность приемов регулирования архитектуры макромолекул (природа концевых групп, химический состав макромолекул, длина и ММР цепей и т.д.) и химическая сборка как направленное конструирование на этой основе более сложных макромолекулярных структур (регулируемые сетки, блок- и привитые сополимеры, звездообразные макромолекулы, телехе- [c.3]

Концепция определяющей роли кислотно-основных взаимодействий в катионной полимеризации базируется на том, что рассматриваемый процесс представляет разновидность широкого класса катионных реакций в неводных средах со всеми присущими им основными признаками. В рамках этой концепции и в качестве дополнения к ней следует рассмотреть и другие особенности катионной полимеризации изобутилена, отличающие ее от реакций низкомолекулярных соединений и других реакщ й образования полимеров. В обобщенной формулировке достижения в регулировании катионной полимеризации изобутилена и конструировании полимерных молекул получили название макромолекулярной (или молекулярной) инженерии [25, 247]. Становление этого многозначительного термина произошло вначале при рассмотрении радикальной и анионной полимеризации, а в период 1975-80 гг. и в катионной полимеризации. Макромоле-кулярная инженерия означает регулируемое конструирование головных и хвостовых групп, повторяющихся звеньев, микроструктуры, ММ и ММР, природы разветвлений, частоты сетки, блок-, графт- и звездообразных структур. Большинство из этих положений применимо и для ПИБ. Элементами макромолекулярной инженерии являются конролируемые элементарные акты (инициирование, обрыв, передача) и квазиживой механизм роста цепей. Так как этой теме посвящены известные обзоры [25, 247], можно ограничиться лишь кратким рассмотрением проблемы. Реализация элементов макромолекулярной инженерии связана с двумя исходными моментами направленным подбором комплексных каталитических систем, определяющих характер реакций инициирования, передачи и обрыва цепи, и близостью свойств исходного мономера и образующихся полимерных соединений из класса олефинов [c.110]

Развитие биологической химии привело к созданию новых отраслей науки, методологически и методически тесно связанных с биохимией. Так, быстрыми темпами развивается молекулярная биология, генная и клеточная инженерия. В настоящее время достижимыми представляются задачи по синтезу генетического материала и встраиванию его в наследственный аппарат клетки. С помощью микробов возможен синтез белков и регуляторов, характерных для человека, таких, как инсулин или интерферон. Фундаментальная информация о химической природе компонентов биологической системы обеспечивает направленное биомедицинское влияние на несколько уровней системы 1) принципиально важным явилось создание веществ, пагубно действующих на патогенные микробы, способные развиваться в организме человека. Получение антибиотиков, выяснение механизмов их действия, разработка методов их синтеза и модификации позволило побороть многие болезни, в том числе и инфекционного характера. Наиболее ярким примером может служить создание целой серии антибиотиков пенициллинового ряда. Пенициллин и его аналоги, встраиваясь в стенку бактерий, предотвращают их рост и иочти не влияют на клетки организма человека. Многие антибиотики ингибирующе действуют на процесс биосинтеза белка в бактери- [c.198]

В настоящее время перед биологической наукой поставлена задача — обеспечить преимущественное развитие научных исследований по следующим основным направлениям разработка методов генетической и клеточной инженерии, создание на их основе новых процессов для биотехнологических производств с целью получения принципиально новых пород животных, форм растений с ценными признаками разработка новых методов и средств диагностики, лечения и профилактики наследственных заболеваний разработка научных основ инженерной энзимологии разработка и внедрение новых биокатализаторов (в том числе иммобилизованных) и оптимизация с их помощью биотехнологических процессов получения химических и пищевых продуктов исследования структуры и функции биомолекул клетки изучение молекулярных и клеточных основ иммунологии, а также генетики микроорганизмов и вирусов, вызывающих заболевания человека и животных, создание методов и средств диагностики, лечения и профилактики этих заболеваний исследования молекулярно-биологиче-ских механизмов канцерогенеза, природы онкогенов и онкобелков, их роли в малигнизации клеток и создание на этой основе методов диагностики и лечения опухолевых заболеваний человека исследования проблем биоэнергетики, питания, психики и молекулярных основ памяти и деятельности мозга. Таким образом, можно наметить следующие главные направления развития исследований в области биологической химии на ближайшую и отдаленную перспективу, так называемые горизонты биохимии [c.18]

Молекулярная биотехнология — это увлекательнейшая область научных исследований, с появлением которой произошел настоящий переворот во взаимоотношениях человека с живой природой. В ее основе лежит перенос единиц наследственности (генов) из одного организма в другой, осуш ествляемый методами генной инженерии (технология рекомбинантных ДНК). В большинстве случаев целью такого переноса является создание нового продукта или получение уже известного продукта в промышленных масштабах. В ч. I мы познакомим читателя с концепциями молекулярной биотехнологии и теми микроорганизмами, которые в ней используются, с основами молекулярной биологии и методологией рекомбинантных ДНК. Будут описаны такие методы, как химический синтез генов, полимеразная цепная реакция (ПЦР), определение нуклеотидной последовательности (секвенирование) ДНК. Помимо успешного клонирования нужного гена очень важно обеспечить его правильное функционирование в организме нового хозяина, поэтому мы остановимся также на способах оптимизации работы клонированных генов в про- и эукариотических системах. И наконец, мы рассмотрим, как можно улучшить свойства конечных продуктов, модифицируя клонированные гены путем введения в них специфических нуклеотидных замен (мутагенез in vitro). В целом материал, изложенный в первой части, служит фундаментом, который позволяет понять различные аспекты конкретных применений молекулярной биотехнологии. [c.13]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология