Was kostet ein Blitz?

Einmal in einem Antiquariat stieß ich auf ein Buch von I. Perelman „Entertaining Physics“ aus der Ausgabe von 1924. Gedruckt auf braunem Papier (und woher kam das gute Papier nach dem Bürgerkrieg) hatte es einen Untertitel: "Paradoxe, Rätsel, Aufgaben, Experimente, komplizierte Fragen und Geschichten aus dem Bereich der Physik." Dieser Untertitel in späteren Ausgaben aus der Kindheit des bekannten Buches ist aus irgendeinem Grund verschwunden. Nur aus Neugier wollte ich herausfinden, was sich in dem Buch in den letzten 75 Jahren geändert hat. Schließlich hatte ich zu Hause die zweiundzwanzigste Ausgabe dieses bekannten Studentenbuchs. Aber Wissenschaft und Technologie stagnierten in dieser Zeit nicht.

Mein Interesse an Ya.I. Perelman wurde durch das kürzlich veröffentlichte Buch von G.I. Mishkevich über das Leben und Werk eines herausragenden Popularisierers der Wissenschaft geweckt. "Der Sänger der Mathematik, der Barde der Physik, der Dichter der Astronomie" war im Land sehr gefragt, vor kurzem agrarisch und rückständig, und hatte gerade seine Reise in die Zahl der fortgeschrittenen und kulturellen Staaten der Welt begonnen. Und die Rolle von Perelman in dieser Entwicklung war weit von der letzten entfernt. In seinen Büchern halfen witzige Belustigung, wissenschaftliche Gewissheit und sogar Anmut, selbst in seinen Schuljahren, dem talentiertesten Teil der jungen Generation, ihren zukünftigen Lebensweg im Dienste der Wissenschaft zu wählen.

In einem Biografiebuch wurde beiläufig darauf hingewiesen, dass Ya.I. Perelman 1916 bei einem Sondertreffen der russischen Regierung zum Thema Brennstoff arbeitete und "im Zusammenhang mit dem bedauernswerten Zustand der Holzheizung in Petrograd" vorschlug, zum ersten Mal in unserem Land auf die Sommerzeit umzusteigen. Die Tatsache, dass durch die Verwendung der Uhrzeiger Energie für die Beleuchtung gespart wird, ist seit langem allen bekannt. Aber wie Brennholz gerettet wurde, konnte ich nicht verstehen.

Diese Tatsache interessierte mich so sehr, dass ich mich entschied, den Autor des Biografiebuchs danach zu fragen. Darüber hinaus unterschieden sich in einer der Geschichten des Buches, das ich bei der Berechnung des Energieverbrauchs für eine Blitzentladung gekauft habe, die Daten zwischen Perelman und nachfolgenden Ausgaben, die nach dem Tod des Popularisierers veröffentlicht wurden, fast hundertmal!

Ein Brief wurde gesendet und die Antwort kam und setzte alles an seinen Platz. Die Erklärung für die Einsparung von Brennholz war sehr klar: Während des Ersten Weltkriegs wurde Brennholz in den Kesselwerken von St. Petersburg als Brennstoff verbrannt. Aus diesem Grund begann in den ersten Jahren der Sowjetmacht die Suche nach einer neuen Art von Brennstoff zur Elektrifizierung des Landes (GOELRO-Plan). Dann achteten sie auf Torf.

In Bezug auf die Inkonsistenz der Berechnungen erlaube ich Ihnen, aus dem an mich geschriebenen Brief von G. I. Mischkewitsch zu zitieren: "ALLE Ausgaben seiner Bücher, die nach dem Tod von Ya I. Perelman herauskamen, werden von allen Arten verantwortungsloser Herausgeber und Verleger gesporen." Hervorgehoben vom Autor des Briefes. Wir fügen nur hinzu, dass der "Doktor der Unterhaltungswissenschaften" am 16. März 1942 starb. vor Hunger im belagerten Leningrad.

Aber ich wollte die Frage herausfinden: "Wie viel kostet ein Blitz?" Denn dies ist der Name eines der Kapitel im Buch Perelman.

Die erste ernsthafte Blitzstudie wurde von dem großen Amerikaner Benjamin Franklin durchgeführt, der aus irgendeinem Grund als einer der US-Präsidenten in unserem Land gilt. Er war es nicht, aber er verewigte seinen Namen, indem er experimentell die elektrische Natur eines Gewitters bewies.

Dann war es nicht einfach zu tun. Es gab keine Wolkenkratzer, Flugzeuge und selbst ein Ballon wurde nicht erfunden. Und es war erforderlich, himmlische Elektrizität buchstäblich in den Händen für Experimente zu erhalten. In der Tat war im ersten elektrischen Kondensator dieser Zeit, einer Leidener Bank, eine der beiden Platten davon die Hand des Experimentators.

Mit einem Kinderspielzeug namens Drachen führte der Experimentator einen Leiter in eine Gewitterwolke ein, lud ein Leyden-Glas auf und verglich es dann mit demselben Glas, das mit einer elektrischen Maschine geladen war.

Das Verhalten der Dosen war identisch. Es gab keinen Zweifel: Die Blitzentladung ist elektrischer Natur. Er stellte sogar fest, dass Wolken meistens eine negative elektrische Ladung tragen. Franklins Experimente waren äußerst gefährlich, führten aber neben sehr interessanten wissenschaftlichen Daten zur Erfindung eines Blitzableiters.

Ein anderer Amerikaner, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), gilt als einer der Hauptbegründer der Elektrotechnik. In den letzten Jahren seines Lebens widmete er sich den Fragen der Energieübertragung von Energie auf eine Entfernung unter Verwendung von Hochspannung.

Um die Probleme der Isolation von Hochspannungssystemen zu lösen, benötigte er einen Hochspannungsimpulsgenerator. Dies wurde von ihm gebaut. Dieser Generator könnte einen künstlichen Blitz mit einem Potential von 120 Kilovolt erzeugen. Es gibt jedoch eine wissenschaftliche Methode namens Extrapolation, mit der Sie Schlussfolgerungen aus Beobachtungen unter bestimmten Bedingungen über ähnliche Phänomene in anderen verteilen können. Diese Methode ist zwar alles andere als perfekt, aber oft kann nichts anderes auf die Wissenschaft angewendet werden.

In den USA wird häufig die monetaristische Methode verwendet, um alles und jeden zu bewerten. "Sie sehen aus wie tausend Dollar", sagt der Chef seiner Sekretärin. Ein Pianist versichert seine Finger für eine Million Dollar. Und die Einschätzung des Talents eines Fußballspielers in Dollar ist selbst unseren Fans seit langem bekannt. Aus Gründen der Klarheit verwendet Ya.I. Perelman bei der Beurteilung einer Blitzentladung diese sehr effektive Methode, die in der Neuen Welt erfunden wurde.

Wir lesen die ersten Daten von Ya. I. Perelman: „Hier ist die Berechnung (der wir den kürzlich verstorbenen amerikanischen Elektrotechniker Steinmets verdanken). Die Spannung während einer Blitzentladung wird auf etwa 5 Millionen Volt bestimmt. Der Strom wird auf 10.000 Ampere geschätzt. "

Wenn Sie die Spannungs- und Stromstärke einer Anlage kennen, ist es im Prinzip einfach, ihre Leistung durch Multiplikation dieser Daten zu berechnen. Wenn wir den Strom mit dem Zeitpunkt seines Verbrauchs multiplizieren, erhalten wir den Energieverbrauch. All dies gilt für Blitze. Aber wie lange hält der Blitz dieses gigantischen elektrischen Funkens an? Kann diese Zeit gemessen werden?

Es stellt sich heraus, nicht so schwierig. Der englische Physiker C. Wheatstone schlug vor, zu diesem Zweck eine schnell rotierende Scheibe zu verwenden, jedoch mit einer bestimmten, vorgegebenen Geschwindigkeit. Ein Blitz, der diese Festplatte für einen Moment beleuchtet, zeichnet auf, um wie viel Grad sich diese Festplatte verschoben hat. Wenn man die Anzahl der Umdrehungen der Platte kennt, ist die Zeitumwandlung nicht schwierig, obwohl die Blitzentladung nur Tausendstelsekunden dauert.

Es ist viel schwieriger, die berechneten elektrischen Parameter des Blitzes zu erhalten. Schließlich kann man sich eine Gewitterwolke als geladenen Kondensator vorstellen, aber wenn sie entladen wird, ändern sich ihre Ströme und Spannungen exponentiell zeitlich, dh in Abhängigkeit von der Exponentialfunktion.

Perelman-Editoren stellen andere Daten zur Verfügung. Ihr maximaler Blitzstrom beträgt 200.000 Ampere und das Potenzial beträgt 50 Millionen Volt. Sie teilen die resultierende Leistung in zwei Hälften und erklären diese Verwendung durch sie, um das durchschnittliche Potential zu berechnen. Die Verwendung des Maximalstroms und des falsch berechneten Potentials in ihren Berechnungen führt natürlich zu falschen Ergebnissen. Daher kann die nach Steinmets berechnete Energie aufgrund unbekannter Daten, die von irgendwoher stammen, nicht akzeptiert werden, und die von den Redakteuren erhaltenen Ergebnisse sind falsch. Ist es möglich, den Energieverbrauch des Blitzes zu berechnen, ohne auf seine sich ändernden Parameter zurückzugreifen? Es stellt sich als möglich heraus.

In dem Buch des herausragenden Blitzforschers B. Schonland wird ein weiterer Parameter angegeben - die Menge an Strom, die der Blitz während einer Entladung verbraucht. "Bei einzelnen Schlägen (Blitzschlag) wird eine Ladung von 2 bis 10 Anhängern normalerweise neutralisiert." Die Berechnung für diesen Parameter ist vereinfacht, weil Ein Anhänger ist nichts anderes als ein Ampere. Ein weiterer Parameter - die Spannung einer Gewitterwolke, berechnen Wissenschaftler, weil es noch nicht möglich ist, sie zu messen. Laut B. Schonland "wird diese Spannung auf mindestens 100 Millionen Volt geschätzt."

Lassen Sie uns unsere Berechnungen dafür durchführen.Nehmen wir an, dass der Stromverbrauch beim Entladen eines normalen Blitzes selbst 5 Coulomb beträgt (dies ist eine Kreuzung zwischen 2 und 10). Wenn wir dann die Coulomb mit Volt multiplizieren, erhalten wir 500 Millionen Wattsekunden oder 140 Kilowattstunden nichts mehr. Und mit einem durchschnittlichen Tarif in Russland von 2 Rubel pro Kilowattstunde belaufen sich die Kosten in Rubel auf 280 Rubel. Für solch ein gewaltiges Phänomen ist die Menge sehr gering. Beachten Sie, dass die Berechnung von C. Steinmets und den Herausgebern von Perelman bei der Umstellung auf moderne Stromtarife Ergebnisse von 30 bzw. 2800 Rubel ergab. Unser Ergebnis ist näher am Steinmets-Ergebnis, unterscheidet sich jedoch immer noch um eine Größenordnung davon, d. H. 10 mal! In anderen Angelegenheiten lässt sich dies leicht dadurch erklären, dass nachfolgende Wissenschaftler das Wolkenpotential nicht auf 5 Millionen Volt, sondern auf 100 Millionen Volt schätzen und wir die Wolkenladung von der Decke genommen haben.

Es muss zugegeben werden, dass unsere Berechnungen keinen wissenschaftlichen Wert haben. Sie erklären lediglich anschaulich, dass ein solch beeindruckendes Phänomen wie atmosphärische Elektrizität nicht energieintensiv ist und wahrscheinlich nie als Stromquelle in der Praxis Verwendung finden wird. Immerhin wird ein monatlicher Energieverbrauch von 140 kWh nur für die Beleuchtung des Treppenhauses eines mehrstöckigen Gebäudes durch Stromzähler "aufgewickelt".

Sind diese Ergebnisse für moderne Elektriker notwendig? Natürlich werden sie benötigt, aber nur, um nicht zu versuchen, mit der Nutzung von atmosphärischem Strom in Industrie und Landwirtschaft umzugehen. Es ist wirtschaftlich unrentabel und sehr gefährlich. Wir zitieren aus einem Werk des amerikanischen Meteorologen L. Betten: „Seltsamerweise tötet ein Blitz, der ein obligatorisches Merkmal eines Gewitters ist, mehr Menschen als jedes andere Wetterphänomen, außer unerwarteten Überschwemmungen.“

Jeder vernünftige Mensch, der Blitze beobachtet, die große Räume beleuchten, sollte verstehen, dass diese Energie, die die ganze Nacht in seiner Veranda und Wohnung verschwendet wird, letztendlich von ihm bezahlt wird und nach energiesparenden Lichtquellen streben sollte. Die zerstörerische Natur des Blitzes wird durch die kurze Dauer des Prozesses bei hoher Leistung verursacht und ähnelt einer Explosion von Haushaltsgas in einem Haus, in dem normalerweise viel Gas in Gasherden verbraucht wird. Ein kleines Gasleck in einer der Wohnungen, das zusammen mit der Luft ein explosives Gemisch darstellt, führt zu Tragödien im ganzen Haus.

Wir sollten Ch.P. Steinmets, dem Initiator einer solchen Berechnung, Tribut zollen und vorbereitete Leser daran erinnern, dass auch er der Autor einer symbolischen Methode zur Berechnung von Wechselstromkreisen ist. Und es kostet viel.

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