Apakah kos kilat?

Sekali di kedai buku kedua, saya berjumpa dengan buku oleh I. Perelman "Fizik Menghiburkan" edisi 1924. Dicetak pada kertas coklat (dan di mana kertas yang baik diperolehi selepas Perang Saudara), ia mempunyai sarikata - "Paradoks, teka-teki, tugas, eksperimen, soalan rumit dan cerita dari bidang fizik." Sarikata ini dalam edisi seterusnya dari zaman kanak-kanak buku terkenal untuk sebab tertentu telah hilang. Hanya demi keingintahuan, saya ingin mengetahui apa yang telah berubah dalam buku selama 75 tahun yang lalu. Lagipun, di rumah saya mempunyai edisi dua puluh dua buku belia pelajar yang terkenal. Tetapi sains dan teknologi pada masa ini tidak bertentangan.

Kepentingan saya dalam Ya.I. Perelman dipanaskan oleh buku G.I. Mishkevich yang baru-baru ini diterbitkan mengenai kehidupan dan kerja seorang ahli sains yang cemerlang. "Penyanyi matematik, kumpulan fizik, penyair astronomi" telah meluas dalam permintaan di negara ini, baru-baru ini agraris dan ke belakang, dan baru saja memulakan perjalanannya ke dalam jumlah negara maju dan budaya di dunia. Dan peranan Perelman dalam perkembangan ini jauh dari yang terakhir. Dalam buku-bukunya, hiburan lucu, kepastian saintifik dan bahkan rahmat, walaupun dalam tahun-tahun sekolahnya, membantu sebahagian besar generasi muda untuk memilih jalan hidup masa depan mereka dalam perkhidmatan sains.

Dalam buku biografi, ia telah diperhatikan bahawa Ya.I. Perelman pada tahun 1916 bekerja di mesyuarat khas kerajaan Rusia mengenai bahan api dan, "berkaitan dengan keadaan pemanasan kayu yang menyedihkan di Petrograd," dia bercadang untuk beralih ke waktu musim panas buat kali pertama di negara kita. Fakta bahawa dengan menggunakan tangan jam untuk menjimatkan tenaga pada pencahayaan telah lama diketahui oleh semua orang. Tetapi bagaimana kayu api diselamatkan, saya tidak faham.

Fakta ini sangat tertarik kepada saya sehingga saya memutuskan untuk meminta penulis buku biografi mengenainya. Lebih-lebih lagi, dalam salah satu kisah buku yang saya beli, apabila mengira penggunaan tenaga untuk pelepasan kilat, data antara Perelman dan edisi seterusnya, dibebaskan selepas kematian popularizer, berbeza hampir seratus kali!

Satu surat telah dihantar dan jawapan itu datang dan meletakkan semuanya di tempatnya. Bagi penjimatan kayu api, penjelasannya adalah sangat jelas - semasa kayu api Perang Dunia Pertama dibakar sebagai bahan bakar di kilang dandang St Petersburg. Itulah sebabnya mengapa pada tahun-tahun pertama kuasa Soviet, pencarian itu bermula untuk jenis bahan bakar baru untuk menggerakkan negara (Pelan GOELRO). Kemudian mereka memberi perhatian kepada gambut.

Berkenaan ketidakkonsistenan pengiraan, saya akan membolehkan anda memetik dari surat G.I. Mishkevich bertulis kepada saya: "SEMUA edisi buku-bukunya yang keluar setelah kematian Ya.I. Perelman DIJAMIN oleh semua jenis editor dan penerbit yang tidak bertanggungjawab." Ditekankan oleh pengarang surat itu. Kami hanya menambah bahawa "Doktor Sains Menghibur" meninggal pada 16 Mac 1942. dari kelaparan di Leningrad yang dikepung.

Tetapi saya ingin memikirkan soalan "Berapakah kos kilat?" Kerana ini adalah nama salah satu bab dalam buku Perelman.

Kajian serius pertama petir diambil oleh Amerika besar Benjamin Franklin, atas sebab tertentu dianggap sebagai salah satu presiden AS di negara kita. Dia tidak, tetapi dia melepaskan namanya dengan membuktikan secara eksperimen sifat elektrik ribut petir.

Kemudian ia tidak mudah dilakukan. Tidak ada pencakar langit, kapal terbang dan bahkan belon yang tidak dicipta. Dan ia dikehendaki menerima elektrik surgawi secara harfiah di tangan untuk eksperimen. Memang, pada kapasitor pertama kali, sebuah bank Leiden, salah satu daripada dua plat itu adalah tangan pengeksperimen.

Menggunakan mainan kanak-kanak yang dipanggil layang-layang, pengeksport memperkenalkan konduktor ke dalam bayang-bayang, menghidupkan balang Leyden, dan kemudian membandingkannya dengan balang yang sama dengan mesin elektrik.

Tingkah laku tin adalah sama. Tidak ada keraguan: pelepasan kilat adalah bersifat elektrik. Dia juga menentukan bahawa kebanyakan awan membawa caj elektrik negatif. Eksperimen Franklin sangat berbahaya, tetapi mereka, sebagai tambahan kepada data saintifik yang sangat menarik, membawa kepada penciptaan rod kilatnya.

Seorang lagi Amerika, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), dianggap sebagai salah satu pengasas utama sains kejuruteraan elektrik. Pada tahun-tahun terakhir hidupnya, beliau menumpukan perhatian kepada isu-isu kuasa penghantaran tenaga ke jarak menggunakan voltan tinggi.

Untuk menyelesaikan masalah pengasingan sistem voltan tinggi, beliau memerlukan penjana denyut voltan tinggi. Ini dibina olehnya. Penjana ini boleh membuat kilat buatan dengan potensi 120 kilovolt. Walau bagaimanapun, terdapat kaedah saintifik yang dipanggil ekstrapolasi, yang membolehkan anda mengedarkan kesimpulan dari pemerhatian dalam beberapa keadaan melalui fenomena yang serupa di dalam yang lain. Walaupun kaedah ini jauh dari sempurna, tetapi tidak ada lagi yang boleh digunakan untuk sains.

Di Amerika Syarikat, kaedah monetaris sering digunakan untuk menilai segala-galanya dan segala-galanya. "Anda kelihatan seperti seribu dolar," kata bos kepada setiausahanya. Seorang pianis menjamin jari-jarinya untuk satu juta dolar. Dan penilaian bakat pemain bola sepak dalam dolar telah lama diketahui oleh peminat kami. Untuk kejelasan, dalam menilai pelepasan kilat, Ya.I. Perelman menggunakan kaedah yang sangat berkesan ini, yang dicipta di Dunia Baru.

Kami membaca data awal dari Ya I. Perelman: "Berikut adalah perhitungan (yang mana kita berhutang kepada jurutera elektrik Amerika yang baru saja mati Steve Steinmets) Voltan semasa pelepasan kilat ditentukan pada kira-kira 5 juta volt. Arus ini dianggarkan pada 10,000 amperes. "

Pada prinsipnya, mengetahui voltan dan kekuatan semasa sebarang pemasangan, mudah untuk mengira kuasa dengan mengalikan data ini. Kuasa mengalikan dengan masa penggunaannya, kami memperolehi penggunaan tenaga. Semua ini berlaku untuk kilat. Tetapi berapa lama denyar percikan elektrik raksasa ini terakhir? Bolehkah masa ini diukur?

Ternyata tidak begitu sukar. Ahli fizik Inggeris C. Wheatstone mencadangkan menggunakan cakera pantas berputar untuk tujuan ini, tetapi dengan kelajuan tertentu yang telah ditetapkan. Kilat kilat, menerangi cakera ini buat seketika, akan merakam berapa darjah cakera ini telah beralih. Mengetahui bilangan pusingan cakera, penukaran masa tidak sukar dilakukan, walaupun pelepasan kilat hanya berlangsung seribu detik.

Ia adalah lebih sukar untuk mendapatkan parameter elektrik yang dikira petir. Lagipun, kilat boleh dibayangkan sebagai kapasitor yang dikenakan, tetapi apabila dilepaskan, arus dan voltannya berubah secara eksponen dalam masa, iaitu fungsi eksponen.

Editor Perelman menyediakan data lain. Arus kilat maksimum mereka ialah 200 ribu ampere, dan potensi 50 juta volt. Mereka membahagikan kuasa yang terhasil separuh, menjelaskan penggunaan ini oleh mereka untuk mengira potensi purata. Penggunaan dalam pengiraan mereka untuk sebab tertentu arus maksimum dan potensi yang dikira secara salah, tentu saja, kepada hasil yang salah. Jadi, tenaga yang dikira mengikut Steinmets tidak boleh diterima kerana data yang tidak diketahui diambil dari mana-mana sahaja, dan keputusan yang diperoleh oleh editor tidak betul. Adakah mungkin untuk mengira tenaga yang digunakan oleh kilat tanpa menggunakan parameter yang berubah-ubah. Ternyata mungkin.

Dalam buku penyelidik cemerlang kilat B. Schonland, parameter lain dilaporkan - jumlah tenaga elektrik yang digunakan oleh kilat semasa pelepasan. "Dalam pukulan individu (kilat), tuduhan 2 hingga 10 loket biasanya dinetralkan." Pengiraan untuk parameter ini dipermudahkan, kerana satu loket hanyalah satu ampere kedua. Parameter lain - voltan banjir kilat, saintis mengira, kerana masih belum dapat mengukurnya. Menurut B. Schonland, "diperkirakan voltan ini sekurang-kurangnya 100 juta volt."

Mari kita membuat pengiraan untuk ini.Marilah kita anggap bahawa jumlah tenaga elektrik yang digunakan apabila mengeluarkan kilat biasa itu sendiri adalah 5 coulombs (Ini adalah sesuatu antara 2 dan 10) Kemudian, apabila kita melipatgandakan coulombs dengan voltan, kita memperoleh 500 juta watts-saat, atau 140 kilowatt-jam, semuanya. Dan dengan tarif purata di Rusia pada 2 rubel setiap kilowatt-jam, kos dalam rubel akan berjumlah 280 rubel. Untuk fenomena yang hebat, jumlahnya sangat kecil. Harus diingat bahawa perhitungan C. Steinmets dan editor Perelman ketika memindahkan tarif listrik modern menghasilkan hasil sebanyak 30 dan 2800 rubel. Hasil yang diperolehi lebih dekat dengan hasil Steinmets, tetapi ia masih berbeza dengan perintah magnitud, i.e. 10 kali! Dalam hal lain, ini mudah dijelaskan oleh fakta bahawa saintis berikutnya menganggarkan potensi awan tidak pada 5 juta volt, tetapi pada 100 juta, dan kami mengambil caj awan dari siling.

Perlu diakui bahawa pengiraan kami tidak mempunyai nilai saintifik. Mereka secara ilmiah mengisytiharkan bahawa fenomena yang mengagumkan seperti tenaga elektrik atmosfera tidak berintensifkan tenaga dan mungkin tidak dapat mencari penggunaan praktikal sebagai sumber tenaga elektrik. Lagipun, penggunaan tenaga bulanan 140 kWh adalah "digulung" oleh meter elektrik hanya untuk menyalakan tangga di bangunan berbilang tingkat.

Adakah keputusan ini diperlukan untuk juruelektrik moden? Sudah tentu mereka diperlukan, tetapi hanya untuk tidak cuba menangani penggunaan tenaga atmosfera dalam industri dan pertanian. Ia secara tidak menguntungkan dan sangat berbahaya. Marilah kita memetik dari salah satu karya ahli meteorologi Amerika L. Betten: "Anehnya, petir, yang merupakan sifat wajib setiap ribut petir, membunuh lebih ramai orang daripada apa-apa fenomena cuaca yang lain, kecuali banjir yang tidak dijangka."

Melihat kilat kilat yang menyinari ruang besar, mana-mana orang yang waras harus memahami bahawa tenaga ini, membazir sepanjang malam di beranda dan pangsapuri, akhirnya dibayar olehnya dan harus berusaha untuk sumber cahaya penjimatan tenaga. Sifat kilat yang merosakkan disebabkan oleh jangka pendek proses pada kuasa tinggi dan menyerupai letupan gas domestik di sebuah rumah di mana banyak gas biasanya dimakan dalam dapur gas. Jadi kebocoran gas kecil di salah satu pangsapuri, yang bersama-sama dengan udara adalah campuran letupan, membawa kepada tragedi di seluruh rumah.

Kita harus memberi penghormatan kepada Ch.P. Steinmets, pemula pengiraan sedemikian, dan untuk mengingatkan pembaca yang bersedia bahawa dia juga merupakan pengarang kaedah simbolik untuk mengira litar elektrik AC. Dan kos banyak.

Baca juga:Tenaga atmosfera sebagai sumber tenaga alternatif baru