Aké sú náklady na blesky?

Raz v použitom kníhkupectve som narazil na knihu I. Perelmana „Zábavná fyzika“ z vydania z roku 1924. Vytlačené na hnedom papieri (a odkiaľ dobrý papier pochádza po občianskej vojne), obsahovalo podnadpis - „Paradoxy, hádanky, úlohy, experimenty, zložité otázky a príbehy z oblasti fyziky.“ Tento podnadpis v nasledujúcich vydaniach z detstva známej knihy z nejakého dôvodu zmizol. Len kvôli zvedavosti som chcel zistiť, čo sa v knihe za posledných 75 rokov zmenilo. Koniec koncov, doma som mal dvadsiate druhé vydanie tejto všeobecne známej študentskej mládežníckej knihy. Ale veda a technológia v tomto období nestagnovali.

Môj záujem o Ya.I. Perelmana bol ohromený nedávno publikovanou knihou G.I. Mishkevicha o živote a diele významného popularizátora vedy. „Spevák matematiky, bard fyziky, básnik astronómie“ bol v krajine v súčasnosti veľmi žiadaný, nedávno agrárny a zaostalý a práve začal svoju cestu do množstva vyspelých a kultúrnych stavov sveta. A úloha Perelmana v tomto vývoji nebola ani zďaleka posledná. Vo svojich knihách vtipné pobavenie, vedecká istota a dokonca milosť, dokonca aj v jeho školských rokoch, pomohli najtalentovanejšej časti mladšej generácie zvoliť si svoju budúcu životnú cestu v službách vedy.

V knihe o životopise sa nejakým spôsobom zaznamenalo, že Ja I. Perelman v roku 1916 pracoval na zvláštnom stretnutí ruskej vlády o palive a „v súvislosti s poľutovaniahodným stavom vykurovania dreva v Petrohrade“ navrhol, aby sa v našej krajine prvýkrát prešlo na letný čas. Skutočnosť, že používanie ručičiek s hodinami na šetrenie energie pri osvetlení je už dávno známa všetkým. Ale ako som zachránil palivové drevo, som tomu nerozumel.

Táto skutočnosť ma tak veľmi zaujala, že som sa na to rozhodol opýtať autora knihy o životopise. Navyše, v jednom z príbehov knihy, ktorú som kúpil, sa pri výpočte spotreby energie na výboj blesku údaje medzi Perelmanom a nasledujúcimi vydaniami, zverejnené po smrti popularizátora, takmer stokrát líšili!

Bol zaslaný list a odpoveď prišla a všetko na miesto postavila. Pokiaľ ide o šetrenie palivového dreva, vysvetlenie bolo veľmi jasné - počas prvej svetovej vojny palivové drevo spaľovalo ako palivo v kotolniach v Petrohrade. To je dôvod, prečo sa v prvých rokoch sovietskej moci začala výskum na nový druh paliva na elektrifikáciu krajiny (plán GOELRO). Potom venovali pozornosť rašeline.

Pokiaľ ide o nezrovnalosti vo výpočtoch, dovolím vám citovať z listu, ktorý mi napísal G. I. Mishkevich: „VŠETKY vydania jeho kníh, ktoré vyšli po smrti Ya.I. Perelmana, sú SPOROVANÉ všetkými nezodpovednými editormi a vydavateľmi.“ “ Zdôrazňuje autor listu. Dodávame iba to, že „doktor zábavných vied“ zomrel 16. marca 1942. od hladu v obliehanom Leningrade.

Chcel som však prísť na otázku „Koľko stojí blesk?“ To je jedna z kapitol v knihe Perelmana.

Prvú serióznu štúdiu blesku urobil veľký americký Benjamin Franklin z nejakého dôvodu považovaného za jedného z amerických prezidentov v našej krajine. Nebol, ale zvečnil svoje meno experimentálnym preukázaním elektrickej povahy búrky.

Potom to nebolo ľahké. Neboli tam žiadne mrakodrapy, lietadlá a ani balón nebol vynájdený. A bolo potrebné získať nebeskú elektrinu doslova v rukách na experimenty. V skutočnosti v prvom elektrickom kondenzátore tej doby, Leidenovej banke, bola jednou z jej dvoch dosiek ruka experimentátora.

Použitím detskej hračky zvanej draka experimentátor vniesol do blesku dirigent, nabil leydenskú nádobu a potom ju porovnal s rovnakou nádobou nabitou elektrickým strojom.

Správanie sa plechoviek bolo rovnaké. Niet pochýb: blesk je svojou povahou elektrický. Dokonca zistil, že oblaky majú najčastejšie záporný elektrický náboj. Franklinove experimenty boli mimoriadne nebezpečné, ale okrem veľmi zaujímavých vedeckých údajov viedli k jeho objavu bleskozvodu.

Ďalší Američan, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), je považovaný za jedného z hlavných zakladateľov vedy o elektrotechnike. V posledných rokoch svojho života sa venoval otázkam prenosu energie na veľkú vzdialenosť pomocou vysokého napätia.

Na vyriešenie problémov izolácie vysokonapäťových systémov potreboval vysokonapäťový generátor impulzov. Toto postavil on. Tento generátor by mohol vytvoriť umelé blesky s potenciálom 120 kilovoltov. Existuje však vedecká metóda nazývaná extrapolácia, ktorá vám umožňuje distribuovať závery z pozorovaní za určitých podmienok na podobné javy v iných, hoci táto metóda nie je ani zďaleka dokonalá, ale často na vedu nie je možné aplikovať nič iné.

V USA sa monetaristická metóda často používa na hodnotenie všetkého a všetkého. "Vyzeráš ako tisíc dolárov," hovorí šéf svojej sekretárke. Klavirista poistí svoje prsty za milión dolárov. A hodnotenie talentu futbalistu v dolároch je už dávno známe aj našim fanúšikom. Kvôli prehľadnosti používa Ya.I. Perelman pri hodnotení výboja blesku túto veľmi účinnú metódu vynalezenú v novom svete.

Čítali sme počiatočné údaje od Ja I. Perelmana: „Tu je výpočet (ktorému dlhujeme nedávno zosnulého amerického elektrotechnika Steinmetsa). Napätie počas bleskového výboja je stanovené na približne 5 miliónov voltov. Súčasný prúd sa odhaduje na 10 000 ampérov. ““

V zásade, s vedomím sily napätia a prúdu každej inštalácie, je ľahké vypočítať jej výkon vynásobením týchto údajov. Vynásobením energie časom jej spotreby získame spotrebu energie. To všetko platí pre blesky. Ale ako dlho vydrží záblesk tejto obrovskej elektrickej iskry? Možno tento čas zmerať?

Ukázalo sa, že to nie je také ťažké. Anglický fyzik C. Wheatstone na tento účel navrhol použitie rýchlo sa otáčajúceho disku, ale s určitou, vopred stanovenou rýchlosťou. Blesk, ktorý na chvíľu osvetlí tento disk, zaznamená, o koľko stupňov sa tento disk posunul. Znalosť počtu otáčok disku, časová konverzia nie je obtiažna, hoci výboj blesku trvá iba tisíciny sekundy.

Je oveľa ťažšie získať vypočítané elektrické parametre blesku. Koniec koncov, blesk môže byť predstavený ako nabitý kondenzátor, ale keď je vybitý, jeho prúdy a napätie sa menia exponenciálne v čase, to je funkcia exponenciálu.

Redaktori Perelmanu poskytujú ďalšie údaje. Ich maximálny bleskový prúd je 200 000 ampérov a potenciál je 50 miliónov voltov. Rozdeľujú výslednú silu na polovicu, čím vysvetľujú toto použitie pri výpočte priemerného potenciálu. Použitie pri výpočtoch z nejakého dôvodu maximálneho prúdu a nesprávne vypočítaného potenciálu vedie, samozrejme, k nesprávnym výsledkom. Vypočítaná energia podľa Steinmeta teda nemôže byť prijatá kvôli neznámym údajom získaným odkiaľkoľvek a výsledky získané redaktormi sú nesprávne. Je možné vypočítať energiu spotrebovanú bleskom bez toho, aby sa uchýlil k meniacim sa parametrom. Ukázalo sa, že je to možné.

V knihe vynikajúceho výskumníka blesku B. Schonland sa uvádza ďalší parameter - množstvo elektriny spotrebovanej bleskom počas výboja. „Pri jednotlivých úderoch (blesky) sa zvyčajne neutralizuje náboj 2 až 10 príveskov.“ Výpočet tohto parametra je zjednodušený, pretože jeden prívesok nie je nič iné ako iba druhý. Ďalší parameter - napätie v búrke, vedci počítajú, pretože zatiaľ nie je možné zmerať ho. Podľa B. Schonlanda „sa odhaduje, že toto napätie je najmenej 100 miliónov voltov“.

Urobme na to naše výpočty.Predpokladajme, že množstvo elektrickej energie spotrebovanej pri samotnom výboji obyčajného blesku je 5 coulombov (to je niečo medzi 2 a 10). Potom, keď vynásobíme coulombs voltmi, dostaneme 500 miliónov wattov-sekúnd alebo 140 kilowatthodín zo všetkých. A s priemernou colnou sadzbou v Rusku na 2 rubľov za kilowatthodinu budú náklady v rubľoch predstavovať 280 rubľov. Pre taký hrozný jav je množstvo veľmi malé. Je potrebné poznamenať, že výpočet spoločnosti C. Steinmets a editorov spoločnosti Perelman pri prechode na moderné sadzby za elektrinu priniesol výsledky 30, resp. 2800 rubľov. Výsledok, ktorý sme získali, je bližšie k výsledku Steinmets, ale stále sa od neho líši veľkosťou, t. 10 krát! V iných veciach to možno ľahko vysvetliť skutočnosťou, že nasledujúci vedci odhadujú cloudový potenciál nie na 5 miliónov voltov, ale na 100 miliónov a my sme zobrali cloudový poplatok zo stropu.

Je potrebné pripustiť, že naše výpočty nemajú vedeckú hodnotu. Jednoducho názorne vyhlasujú, že taký impozantný fenomén, ako je atmosférická elektrina, nie je energeticky náročný a je nepravdepodobné, že by niekedy našlo praktické využitie ako zdroj elektriny. Koniec koncov, elektrická merač spotreby energie „140 kWh mesačne“ iba „zapaľuje“ iba na osvetlenie schodiska viacposchodovej budovy.

Sú tieto výsledky potrebné pre moderných elektrikárov? Samozrejme, že sú potrebné, ale iba preto, aby sa nesnažili riešiť využívanie atmosférickej elektriny v priemysle a poľnohospodárstve. Je to ekonomicky nerentabilné a veľmi nebezpečné. Citujeme z jedného z diel amerického meteorológa L. Bettena: „Je to zvláštne, že blesk, ktorý je povinným atribútom akejkoľvek búrky, zabíja viac ľudí ako akýkoľvek iný poveternostný fenomén, s výnimkou neočakávaných povodní.“

Pri sledovaní zábleskov blesku osvetľujúcich veľké priestory by mal každý rozumný človek pochopiť, že za túto energiu, premárnenú celú noc vo verande a byte, sa v konečnom dôsledku platí a že by sa mal usilovať o energeticky úsporné svetelné zdroje. Deštruktívna povaha blesku je spôsobená krátkym trvaním procesu s vysokým výkonom a pripomína výbuch domáceho plynu v dome, v ktorom sa veľké množstvo plynu obvykle spotrebúva v plynových sporákoch. Takže malý únik plynu v jednom z bytov, ktorý spolu so vzduchom predstavuje výbušnú zmes, vedie k tragédiám v celom dome.

Mali by sme vzdať hold Ch. Steinmetsovi, iniciátorovi tohto výpočtu, a pripomenúť pripraveným čitateľom, že on je tiež autorom symbolickej metódy výpočtu elektrických obvodov striedavého prúdu. A to stojí veľa.

Prečítajte si tiež:Atmosférická elektrina ako nový zdroj alternatívnej energie