Mennyibe kerül a villámlás?

Egyszer a használt könyvesboltban találkoztam I. Perelman 1924-es kiadásának „Szórakoztató fizika” című könyvével. Barna papírra nyomtatva (és honnan származott a jó papír a polgárháború után), egy alcíme volt: "Paradoxonok, rejtvények, feladatok, kísérletek, bonyolult kérdések és történetek a fizika területéről". Ez a felirat a közismert könyv gyermekkori későbbi kiadásaiban valamilyen okból eltűnt. Csak a kíváncsiság kedvéért szerettem volna tudni, mi változott a könyvben az elmúlt 75 évben. Végül is otthon volt ennek a széles körben ismert hallgatói ifjúsági könyvnek a huszonkettedik kiadása. De a tudomány és a technológia ebben az időben nem stagnált.

Az Irán Perelman iránti érdeklődésem felkeltte Mishkevich I. I. nemrégiben megjelent könyve a tudomány kiemelkedő népszerűsítőjének életéről és munkájáról. „A matematika énekese, a fizika szakértője, a csillagászat költője” széles körben volt igény az országban, nemrégiben agrár és hátrányos helyzetű, és éppen megkezdte útját a világ fejlett és kulturális állapotaiba. És Perelman szerepe ebben a fejlődésben messze nem volt az utolsó. Könyveiben a szellemes szórakozás, a tudományos bizonyosság és a kegyelem még az iskolaévben is segített a fiatalabb generáció legtehetségesebb részének a tudomány szolgálatában választani jövőbeli életútjukat.

Egy életrajzi könyvben valahogy úgy megemlítették, hogy Perelman úr 1916-ban az orosz kormány rendkívüli ülésén dolgozott az üzemanyaggal kapcsolatban, és „a fafűtés sajnálatos helyzetének kapcsán Petrogradban” országunkban először javasolta a nyári időszámításra való áttérést. Az a tény, hogy az óramutatóval kezek segítségével energiát takaríthat meg a világításon, már régóta mindenki tudta. De hogyan menttem meg a tűzifát, nem tudtam érteni.

Ez a tény annyira érdekel, hogy úgy döntöttem, hogy megkérdezem az életrajz könyv szerzőjét. Ráadásul a vásárolt könyv egyik története során, amikor a villámlás energiafogyasztását kiszámítottam, a Perelman és a későbbi kiadások közötti, a népszerűsítő halála után kiadott adatok szinte százszor különböztek egymástól!

Levél érkezett, és a válasz megérkezett, és mindent a helyére tette. A tűzifa megtakarítását illetően a magyarázat nagyon világos volt - az első világháború alatt a tűzifát tüzelőanyagként égették el Szentpétervár kazángyárakban. Ez az oka annak, hogy a szovjet hatalom legelső éveiben megkezdték az új típusú üzemanyag keresését az ország elektromosá tételéhez (GOELRO terv). Aztán figyelmet fordítottak a tőzegre.

A számítások következetlenségét illetően megengedöm, hogy idézje G. I. Mishkevich nekem írt levélét: "Könyveinek MINDEN kiadását, amely Ya. I. Perelman halála után jelent meg, mindenféle felelőtlen szerkesztő és kiadó SPORTálja." Hangsúlyozta a levél szerzője. Csak hozzátesszük, hogy a "Szórakoztató Tudományok Doktora" 1942. március 16-án halt meg. az éhínségről az ostromolt Leningrádban.

De ki akartam találni a kérdést: "Mennyibe kerül a villámlás?" Mert ez a Perelman könyv egyik fejezetének a neve.

Az első komoly villámkutatást a nagy amerikai Benjamin Franklin készítette, akit valamilyen okból hazánk egyikének az Egyesült Államok elnökeinek tartottak. Nem volt, de halhatatlanná tette nevét azzal, hogy kísérletileg bizonyította a zivatar elektromos jellegét.

Akkor nem volt könnyű megtenni. Nem voltak felhőkarcolók, repülőgépek és még egy ballont sem találtak fel. És a mennyei elektromosságot szó szerint a kezekbe kellett venniük a kísérletekhez. Valójában az akkori első elektromos kondenzátorban, a Leideni bankban, annak két lemeze közül az egyik a kísérlet kezét képezte.

A sárkánynak nevezett gyermekjáték segítségével a kísérletvezető vezetőt vezet be a mennydörgésbe, feltölt egy Leyden üveget, majd összehasonlítja ugyanazzal az üvegre, amelyet egy elektromos géppel töltöttek.

A kannák viselkedése azonos volt. Nem volt kétséges: a villámkisülés elektromos jellegű. Azt is megállapította, hogy a felhők leggyakrabban negatív elektromos töltéssel rendelkeznek. Franklin kísérletei rendkívül veszélyesek voltak, ám nagyon érdekes tudományos adatok mellett villámhárító találmánya vezettek rá.

Egy másik amerikai, Charles Proteus Steinmets (1865-1923) az elektrotechnika tudományának egyik legfontosabb alapítójának tekintik. Életének utolsó éveiben szentelte magát az energia távoli átvitelének kérdésével, nagyfeszültség felhasználásával.

A nagyfeszültségű rendszerek elszigeteltségével kapcsolatos problémák megoldásához nagyfeszültségű impulzusgenerátorra volt szüksége. Ezt ő építette. Ez a generátor mesterséges villámot hozhat létre 120 kilovolti potenciállal. Van azonban egy olyan extrapolációnak nevezett tudományos módszer, amely lehetővé teszi, hogy bizonyos körülmények között a megfigyelésekből levont következtetéseket eloszlasszuk hasonló körülmények között, bár ez a módszer messze nem tökéletes, de a tudományban általában mást sem lehet alkalmazni.

Az Egyesült Államokban a monetarista módszert gyakran használják mindent és mindent megítélni. „Úgy néz ki, mint ezer dollár” - mondja a főnök titkára. Egy zongorista egymillió dollárért biztosítja az ujját. És a labdarúgó tehetségeinek dollárban történő értékelése már régóta ismert rajongóink számára. Az áttekinthetőség kedvéért a villámcsapás értékelésénél Perelman Ya.I. ezt az új világban feltalált nagyon hatékony módszert használja.

Kiolvastuk Ya Perelman kezdeti adatait: „Itt van a számítás (amelyhez a közelmúltban elhunyt amerikai Steinmets amerikai mérnöknek tartozunk). A villámkisülés során a feszültséget körülbelül 5 millió volton határozzuk meg. A jelenlegi becslések szerint 10 000 amper. "

Elvileg, ismerve minden telepítés feszültségét és áramszilárdságát, könnyű kiszámítani teljesítményét ezen adatok szorzásával. Szorozzuk meg az energiát a fogyasztás idejével, így energiafelhasználást kapunk. Mindez igaz a villámokra. De meddig tart fenn ennek a hatalmas elektromos szikranek a villanása? Meg lehet mérni ezt az időt?

Kiderült, hogy nem olyan nehéz. C. Wheatstone az angol fizikus javasolta, hogy erre a célra gyorsan forgó tárcsát használjon, de egy előre meghatározott sebességgel. Egy villanófény, amely egy pillanatra megvilágítja a lemezt, rögzíti, hogy hány fokkal tolta el a lemez. A lemez fordulatának számát ismerve, az időkonverziót nem nehéz elvégezni, bár a villámcsapás csak másodpercedik ezred része tart.

Sokkal nehezebb megkapni a villám kiszámított elektromos paramétereit. Végül is a mennydörgés feltöltött kondenzátorként képzelhető el, de kisüléskor az áramok és a feszültség időben exponenciálisan változnak, azaz az exponenciális függvényében.

A Perelman szerkesztői más adatokat is szolgáltatnak. A maximális villámáramuk 200 ezer amper, a potenciál pedig 50 millió volt. Felosztják a kapott energiát felére, megmagyarázva ezt a felhasználást az átlagos potenciál kiszámításához. A maximális áramerősség és a helytelenül kiszámított potenciál valamilyen okból történő felhasználása természetesen hibás eredményekhez vezet számításukban. Tehát a Steinmets szerint kiszámított energia nem fogadható el bárhonnan ismeretlen adatok miatt, és a szerkesztők eredményei helytelenek. Meg lehet-e számítani a villámlás által fogyasztott energiát anélkül, hogy figyelembe vennénk a változó paramétereket. Kiderül, hogy lehetséges.

A villámlás kiemelkedő kutatója, B. Schonland könyvében egy másik paramétert jelentenek - a villámlás által a kisülés során felhasznált villamos energia mennyiségét. "Az egyedi ütéseknél (villámlás) a 2-10 medál töltése általában semlegesül." Ennek a paraméternek a kiszámítása egyszerűbb, mert az egyik medál nem más, mint egy amper második. Egy másik paraméter - a mennydörgés feszültsége, a tudósok számítják, mert még nem lehet mérni. B. Schonland szerint "becslések szerint ez a feszültség legalább 100 millió volt."

Ehhez végezzük a számításokat.Tegyük fel, hogy a rendes villám kisütésekor az áramfogyasztás 5 kulonom (ez egy 2 és 10 közötti kereszt). Ezután, amikor a kulinszokat feszültségeinkkel megszorozzuk, 500 millió watt-másodperc vagy 140 kilowattóra nincs más. És ha Oroszországban átlagosan 2 rubelt / kilowattóra alkalmaznak, a rubelben felmerülő költségek 280 rubelt fognak elérni. Egy ilyen félelmetes jelenség esetén az összeg nagyon kicsi. Vegye figyelembe, hogy C. Steinmets és a Perelman szerkesztõinek számítása a modern villamosenergia-tarifákra való áttéréskor 30, illetve 2800 rubelt eredményezett. Eredményeink közelebb állnak a Steinmets-eredményekhez, ám ez mégis nagyságrenddel különbözik tőle, azaz 10-szer! Más kérdésekben ez könnyen magyarázható azzal, hogy a későbbi tudósok a felhőpotenciált nem 5 millió voltra, hanem 100 millióra becsülik, és a felhő töltését a mennyezetről vettük.

Be kell vallanom, hogy számításunknak nincs tudományos értéke. Egyszerűen szemléltetõen kijelentik, hogy egy olyan félelmetes jelenség, mint a légköri elektromosság, nem igényel energiaigényt, és valószínûtlen, hogy soha nem fogja gyakorlatilag alkalmazni villamosenergia-forrásként. Végül is a havi 140 kWh energiafogyasztást csak az elektromos fogyasztásmérők felszámolják, hogy egy többszintes épület lépcsőházát megvilágítsák.

Szükségesek-e ezek az eredmények a modern villanyszerelőkre? Természetesen szükség van rájuk, de csak azért, hogy ne próbáljunk foglalkozni a légköri villamos energia felhasználásával az iparban és a mezőgazdaságban. Ez gazdasági szempontból veszteséges és nagyon veszélyes. Idézünk L. Betten amerikai meteorológus egyik munkájából: "Furcsa módon a villám, amely minden zivatar kötelező tulajdonsága, több embert öl meg, mint bármely más időjárási jelenség, kivéve a váratlan áradásokat."

A nagy tereket világító villám villanás közben minden értelmes embernek meg kell értenie, hogy ezt az energiát, amelyet egész éjjel elpazarít a verandán és a lakásban, végül ő fizeti, és törekednie kell energiatakarékos fényforrásokra. A villámlás romboló jellegét a folyamat rövid, nagy teljesítményű időtartama okozza, és hasonló a háztartási gáz robbanásához, amikor egy házban általában sok gázt fogyasztanak a gázkályhák. Tehát egy kis gázszivárgás az egyik apartmanban, amely a levegővel együtt robbanásveszélyes keverék, az egész házban tragédiákhoz vezet.

Köszönet kell adnunk Ch.P. Steinmetsnek, aki egy ilyen számítás kezdeményezője, és emlékeztetnünk kell az előkészített olvasókat arra, hogy ő is a szimbolikus módszer szerzője a váltóáramú áramkörök kiszámításához. És sokba kerül.

Olvassa el még:A légköri villamos energia mint az alternatív energia új forrása