Учебный материал, необходимый для политехнического образования

В настоящее время, когда во всем мире вступили в соревнование две системы организации хозяйственной и политической жизни - социалистическая и капиталистическая, остро встал вопрос о производительности труда. От его решения зависят судьбы каждой из этих систем. Производительность же труда зависит не только от технического оснащения производства, но и от людей, пользующихся им. А для овладения техникой необходима высокая техническая грамотность рабочих, обслуживающих современные сложные машины и аппараты. Прогресс в области науки о природе (физики, химии, биологии) оказывает постоянное влияние на технологические процессы, делая их весьма изменчивыми, что отражается и на изменении машин, аппаратов и прочего технического оборудования фабрик, заводов, сельского хозяйства. Чтобы освоить сложные машины и быстро перейти на новое оборудование, нужно не только общее образование и общее развитие, но и достаточный политехнический кругозор.

В СССР и странах, строящих социализм, люди иначе относятся к своему труду на промышленных предприятиях и в учреждениях, чем в капиталистических странах. При социалистическом строе каждый трудящийся является в то же время хозяином всего государственного имущества. Он не только нравственно обязан, но и материально заинтересован в успехе общего дела. Свой свободный труд, свою энергию он направляет не только на успешное выполнение трудовых норм, но и старается всемерно рационализировать производственные процессы. А для изобретательства, для осуществления рациональных предложений нужны не только желание и природная смекалка, но и определенные знания, полученные в школе.

Так как политехническое образование может осуществляться в единстве с общим образованием и нарушение этого единства ведет к неудачам (уже испытанным советской школой), то в содержание курса химии должны быть включены такие сведения о химических производствах, которые соответствуют требованиям политехнического и технологического образования.

Существенной и характерной чертой политехнического принципа является то, что для его реализации не требуется изучения большого количества производств. Достаточно ознакомить учащихся с научными основами главных, ведущих химических производств и тех, в которых химические процессы являются основными. Общими сторонами для всех производств являются: предметы труда, орудия труда и организация труда. В химическом производстве изучению подлежат: исходные вещества - сырье для превращения его в другие вещества (продукты производства); аппараты и машины, посредством которых осуществляются эти превращения; организация производственного процесса.

При отборе производств для изучения их в процессе преподавания химии важными признаками являются следующие:

1. Производство должно быть химическим.

2. Продукты производства имеют большое значение в народном хозяйстве, определяя развитие других производств.

3. Аппараты и машины являются наиболее типичными для химических производств и наиболее современными в техническом отношении.

4. Технологический процесс и организация труда наиболее совершенны и типичны для современной химической промышленности.

5. Объектом изучения могут быть только такие производства, основные химические процессы которых понятны учащимся.

Количество химических производств, подлежащих изучению в процессе политехнического образования, и глубина этого изучения должны быть в согласии с теми лимитами учебного времени, которые предусмотрены учебным планом. В соответствии с этим требованием в программу по химии могут быть включены такие производства:

1. Основная химическая промышленность - производство кислот, щелочей, соды, минеральных удобрений и средств защиты растений от вредителей и болезней.

2. Металлургия - черная металлургия и производство алюминия.

3. Переработка естественного топлива и получение различных видов искусственного топлива, коксование, переработка нефти, переработка и использование природных газов.

4. Химические производства строительных материалов - силикатная промышленность, производство строительных материалов, химической обработки древесины.

5. Производство искусственного и синтетического волокна, пленочных изделий и пластических масс.

6. Переработка продуктов сельского хозяйства - переработка жиров и белковых веществ, производство сахара, патоки и других пищевых веществ, химическая обработка кормов для скота.

Так как область применения химии в народном хозяйстве все время расширяется и научные принципы химических производств и типичные аппараты не остаются неизменными, то указанный выше перечень производств для изучения в школе может с течением времени изменяться. В зависимости от местных условий одни производства могут изучаться более подробно, другие - поверхностно.

Не следует думать, что в содержание курса химии должна быть включена химическая технология производств, хотя бы в кратком изложении. Речь идет не о профессиональной подготовке учащихся, а о политехническом образовании. Это значит, что в каждом производстве не все нужно изучать, а следует только вскрывать его научные основы, обращать внимание на то, что является типичным для химического производства.

При ознакомлении с научными принципами химических производств следует исходить из анализа условий осуществления химических реакций.

Так как химические реакции проходят при обязательном контакте между атомами, ионами, молекулами, то скорость реакции зависит при всех прочих равных условиях от частоты встречи частиц реагирующих веществ. Если в реакцию вступают твердые вещества, то частота встреч атомов и молекул зависит от степени измельчения подготовляемых к реакции твердых материалов. Поэтому для химических производств характерен такой подготовительный процесс, как измельчение твердых веществ.

Если реакции проходят в растворе, то частота встреч молекул или ионов, а следовательно, и скорость реакции зависит от концентрации раствора. В газовой среде концентрация молекул зависит от давления. Поэтому повышение концентрации растворов и изменение давления газов составляют одно из важных условий повышения производительности того или иного аппарата.

Чтобы ускорить реакцию и добиться по возможности полного использования наиболее дорогого исходного вещества, иногда можно увеличить концентрацию более дешевого реагента. Введение в избытке дешевого реагента ускоряет процесс и способствует более полному использованию дорогого реагента.

Полнота использования сырья достигается также применением противотока реагирующих веществ.

Вследствие того что скорость движения молекул увеличивается с повышением температур, увеличивается при этих условиях и скорость химических реакций. Однако при высоких температурах могут идти и обратные процессы, тогда важно установить, какая температура наиболее выгодна при данных условиях. Химические реакции осуществляются при определенной оптимальной температуре для данных условий. Поэтому применяют или подогрев, или охлаждение реагирующих веществ. Ведение процесса при оптимальных температурных условиях составляет одно из требований к химическому производству.

Скорость химических реакций может изменяться в случае применения катализаторов. Поэтому катализ получил широкое применение в химической промышленности. Химические производства, не использующие катализаторы, являются редкими исключениями. Применение катализаторов - одна из существенных особенностей современного химического производства.

Одним из основных принципов современной индустрии является непрерывность технологического процесса. В химической промышленности непрерывность производства также является важнейшим принципом и осуществляется различными способами в зависимости от того, в каком агрегатном состоянии вступают в реакцию исходные вещества и в каком состоянии получаются продукты реакции. Важнейшее требование рационализации производства - автоматизация. Оно предъявляется и к усовершенствованию химических производств, что необходимо учитывать при политехническом анализе каждого из них.

Важным условием хорошо организованного производства является полное (комплексное) использование сырья. Химические производства могут использовать в качестве сырья отбросы других производств, например: газы доменных печей для синтеза аммиака, флотационные "хвосты" для производства серной кислоты. В свою очередь химические заводы снабжают металлургию железной рудой - "огарком" (отброс сернокислого производства).

Таким образом, достигается более полное использование природных материалов при комплексной их обработке, что приводит к комбинированию химических производств. Поэтому к принципам организации химических производств следует отнести комплексное использование сырья путем комбинирования химических производств.

Руководствуясь указанными принципами, можно более рационально подходить к педагогическому анализу конкретного производства с целью выделения того, что является в нем наиболее ценным для политехнического образования. В третьей части книги это показано более подробно в методических разработках отдельных тем программы.