Лента новостей

Вторник 27 октября

00:16Эта примета 27 октября безошибочно укажет дату прихода зимы 00:14Назван простой обряд на Параскеву 27 октября, который подарит богатство и искупает в любви 18:00Собянин: Продолжим обновление и развитие культурных учреждений и парков Москвы 17:44AVA Technologies расширяет выпуск круглых воздуховодов 16:54Скандалы на ровном месте и угрозы разрыва: как пережить полнолунный психоз и сохранить семью 15:16Свинец и кадмий в тарелке: модная экоупаковка оказалась скрытой угрозой для здоровья 13:55Вскрылась страшная тайна, почему Самойлова не посадила стрелявшего Джигана 12:08Смертоносный вирус вырвался на свободу: ВИЧ косит благополучных россиян и передается прямо в больницах 11:28Сергей Собянин рассказал о новой школе в районе Южное Бутово 10:51Нелепая оплошность на чужбине навсегда лишила Аллу Пугачеву прав на имя дочери 09:22"Скоропостижно скончался": снимок Галустяна в траурной рамке довел россиян до предынфарктного состояния 00:21Вот почему 26 октября категорически нельзя мыться после захода солнца 18:18Пришел посмотреть кино. А там – про тебя 15:22Ешьте это, чтобы не растолстеть: гастрономический гороскоп на холодный ноябрь для всех знаков 11:30"Закончат как Дибровы": о печальном конце брака Петросяна и Брухуновой заговорили в Сети 06:06Книга судеб на черном небе: какая пугающая тайна ночного сияния 25 октября определит будущее семьи 18:52Кровожадный вампир или дикий оборотень: какой монстр дремлет внутри вашего знака зодиака 15:225 книг о тоске по прошлому 11:48"Хватит давиться водой!": доктор Мясников в пух и прах разнес популярные мифы о напитках 06:57Сделаете это 24 октября – увязнете в нищете и долгах 17:51"Нас самих развели!": потерявшая квартиру Долина вместе с Волочковой и Шаляпиным вляпалась в новую аферу 16:03"Срок любви имеет срок годности!": Иван Янковский ошарашил признанием о расставании 14:13"Занял собой все Лужники!": располневший Жуков взбесил Кушанашвили показной любовью к жиру 12:57Искусство удивлять: что покажут в Москве в ночь на 4 ноября 12:34Яблони для "Чайки": Хабенский со студентами обновил сад в Мелихове 11:54Объевшаяся до отвала Анфиса Чехова с грохотом рухнула на выходе из ресторана 10:31"Я не хочу умирать!": рыдающая Лерчек взмолилась о спасении после жуткого вердикта врачей 09:15Над оскандалившимся Егором Кридом нависла уголовная статья 00:37Откройте двери богатству: как 23 октября на Евлампия привлечь счастье и здоровье в дом 17:26Собянин: В Коммунарке создадут открытое хранилище музеев России 17:12Анита Цой шокировала всех дерзкой выходкой в Храме Христа Спасителя 16:22Конкурс лидеров волонтёров Подмосковья: 150 финалистов представили проекты для своих городов 16:06В "Острове Мечты" покажут новогоднее шоу "Алиса: Время чудес" 15:21Покинувшая Россию жена Петросяна пожаловалась на изнурительную жизнь за границей 13:27Роковая оплошность Егора Крида может стоить ему карьеры 11:52Лолита раскрыла всю правду об успехе в профессии через постель 10:20Находящаяся в коме 88-летняя Лидия Федосеева-Шукшина балансирует на грани жизни и смерти 09:35Сломленному потерей близких Диброву понадобилась помощь врачей 00:27Это простое действие 22 октября убережет семью от разорения на всю зиму 18:45Предпринимателя Михаила Дудина заочно арестовали в Самаре 18:34В Подмосковье появятся пять новых индустриальных парков для МСП 18:32Африканская банда устроила дикий погром в номере Любови Толкалиной: Настоящая ОПГ работает 16:52Шокирующее признание о Лерчек не спасло Артема Чекалина от сурового тюремного срока 14:25Секреты серебряного возраста и тепло поколений: как на киностудии имени Горького отметили День отца 13:31"Воспитывал, как кошек": сын Юрия Куклачева ошарашил правдой о порядках в семье клоуна 11:58Осевшая в Америке Кристина Орбакайте публично призналась в невыносимой тоске по родине 10:51Названы 7 привычек, продлевающих молодость мозга на 13 лет 09:22Анастасия Волочкова показала пугающие кадры из больницы 00:36Срочно сделайте это 21 октября или потеряете достаток на всю зиму 17:56Собянин: Переселение по программе реновации затронуло уже более 300 тысяч человек
685
400
true
Дни.ру
1
5
4.7
96
info@dni.ru
+7 (495) 530-13-13
ООО «Дни.ру»
235
35

Книжная полка: "Хочу все знать"

4952

В Москве 26 ноября будет представлена книга "Хочу все знать. Старые и новые новости науки. 1957-2014". Петербургское издание "Детгиз" вместе с компанией "РусГидро" решили возродить давно забытый жанр, собрав в одном сборнике статьи классиков жанра научно-художественной литературы. В книгу вошли статьи, написанные за 40 лет, с добавлением комментариев современных авторов и совершенно новых очерков о новостях науки. Статьи раздели по тематическим разделам: "Вне Земли", "Земля", "Жизнь", "Человек" и "Вторая природа". С разрешения издания "Детгиз" мы публикуем одну из статей нового сборника, написанную в 1965 году.

Умеем ли мы расходовать топливо? Все вы, наверное, хорошо помните сказку о том, как лисица, пригласив в гости журавля, угостила его кашей, размазанной по тарелке. И хоть очень хотелось бедному журавлю поесть лисицыной каши, да в клюв попала лишь малая толика. Приблизительно то же происходит и на тепловых электростанциях: из энергии, заключенной в топливе, в электрическую превращается лишь меньшая часть, а остальная – большая – теряется бесполезно. Доля полученной электрической энергии от всего количества энергии, заключенной в топливе, называется коэффициентом полезного действия (сокращенно КПД). Эта доля у современных тепловых электростанций оставляет около 40%. Следовательно, 60% энергии топлива буквально вылетает в дымовую трубу. Можно ли говорить в таком случае, что мы умеем сжигать топливо? Вот уж действительно журавлиный клюв, а не электростанция. А хорошо бы иметь такое устройство, в котором вся энергия топлива превращалась бы в электрическую без потерь, полностью. Иначе говоря, нужно научиться превращать химическую энергию топлива в электрическую с КПД, равным не 40 %, как на современных электростанциях, а 100 %. У врачей существует правило: прежде чем лечить болезнь, надо узнать, что это за болезнь, надо поставить диагноз. Чтобы научиться превращать энергию топлива в электрическую со стопроцентным КПД, необходимо знать, почему столь низок коэффициент полезного действия современных тепловых электростанций. А для этого надо поближе познакомиться с особыми свойствами тепловой энергии.

Тепло – хищник! Да, мы не оговорились, тепловая энергия действительно является своего рода хищником. Она буквально на каждом шагу подстерегает другие виды энергии, отрывает от них куски и в конце концов пожирает их полностью. Вот, например, что происходит, когда электрический ток по проводам идет к токарному станку. Часть энергии теряется уже по дороге, ведь провода нагреваются. Значит, они поглощают часть электричества. Часть энергии уходит на трение, когда вал электромотора вращается в подшипниках (он тоже нагревается!). И только оставшееся электричество превращается в механическую энергию, приводя в действие электромотор. Потом она тоже превращается в тепло! И так вся энергия, вырабатываемая за Земле, какие бы изменения она не претерпевала, как бы ни переходила из одного вида в другой, в конечном счете полностью и без остатка превращается в тепло. Как видите, это действительно хищник, поглощающий все остальные виды энергии. Само же тепло в другие виды энергии не превращается. Это можно сравнить с тем, что происходит в горах. Любые предметы, большие и маленькие, тяжелые и легкие, если их не удерживать, быстро скатываются по склону вниз. Иное дело – поднимать их на гору. Для того чтобы поднять тяжелые предметы, нужны специальные подъемные машины, а для машин надо проложить дорогу, словом, это связано с огромными сложностями и трудностями. И то же происходит с энергией. Если механическая энергия без всяких приспособлений только от трения может полностью превратиться в тепловую энергию, то для обратного превращения требуются специальные машины – тепловые двигатели! Как работает тепло? Итак, чтобы понять, как тепловая энергия превращается в механическую, то есть как работает тепло, надо разобраться в устройстве двигателя. Как вы помните, работой является энергия, которая затрачена на перемещение какого-нибудь предмета с одного места на другое. Если нет перемещения, нет и работы. И пусть, например, весь ваш класс будет давить руками на стену в течение четырех уроков, мы все равно не получим работы, хотя, может быть, все изрядно устанут! Значит, чтобы совершить работу, нужно переместить какой-нибудь предмет, например, поршень в цилиндре паровой машин или лопатки паровой турбины. И поршень, и лопатки будут двигаться, если на них давит пар или газ. Следовательно, для работы в тепловом двигателе в первую очередь должны быть пар или газ, которые принято называть "рабочим телом".
Чтобы газ начал давить на поршень, его нужно предварительно сжать. На это, конечно, придется затратить некоторую работу. Но она всегда будет больше той, которую мы получим при движении поршня под действием сжатого газа. Значит, для работы теплового двигателя недостаточно только сжать его рабочее тело. Это рабочее тело надо предварительно еще нагреть. До какой температуры? Да чем выше, тем лучше! Чем выше температура рабочего тела, тем большую работу можно получить от теплового двигателя, тем больше будет его КПД! На современных тепловых электростанциях рабочим телом является обыкновенный водяной пар. Холодная вода насосами подается в паровой котел, в топке которого горит топливо. Вода в котле нагревается и испаряется. Пар стремится занять больший объем. При одинаковом давлении он занимает в 1800 раз больший объем, чем вода. И поэтому увеличивается его давление. Затем нагретый и сжатый пар поступает к лопаткам паровой турбины, давит на них и заставляет вращаться вал турбины. В свою очередь, турбина вращает вал электрогенератора, который вырабатывает электрический ток. Видите, все разумно, логично. Так почему же низок коэффициент полезного действия такой электростанции? Чтобы стал более понятным ответ, давайте вспомним наш пример с горой и камнем. Если мы столкнем камень с горы по склону, который быстро переходит в плоскогорье, то камень не сможет развить большой скорости и довольно быстро остановится. У него останется еще большой запас неизрасходованной энергии. Неизрасходованной остается и та часть тепловой энергии, которой обладает пар после расширения в турбине. Температура у него еще высокая, а давление уже низкое, поэтому расширяться дальше он не может. Хорошо, скажете вы, пусть не расширяется. Но если после расширения пар обладает еще высокой температурой, то надо немного тепла в котле, чтобы его нагреть. Может быть, таким путем можно повысить КПД тепловой электростанции? К сожалению, нет. Потому что в этом случае мы получим в котле только нагретый, а не сжатый пар. А такой пар не может давить на лопатки турбины, и наш тепловой двигатель работать не будет. Для сжатия пара в котле в него обязательно нужно подавать не пар, а воду. Эту воду обычно получают из отработавшего в турбине пара. В специальных холодильниках его охлаждают холодной речной водой, и он конденсируется, снова превращаясь в воду. И при этом часть тепловой энергии пара, которая осталась неизрасходованной, уносится речной водой. Надо сказать, что вообще ни в каком тепловом двигателе невозможно полностью использовать всю тепловую энергию. Часть ее (и довольно большая) остается неизрасходованной и бесполезно теряется! Следовательно, тепло всегда работает плохо, с низким коэффициентом полезного действия! Где же выход?
Итак, заколдованный круг тепловой электростанции заключается в том, что КПД ее зависит от повышения температуры пара в котле, а при очень высоких температурах и давлении котел разрушится. А нельзя ли в таком случае обойтись вовсе без котла – возникла мысль у ученых. Заменить его другим нагревательным устройством, стенки которого будут специально охлаждаться? Так и поступили. В газотурбинных установках котел заменили специальной камерой сгорания. В этих тепловых двигателях удалось увеличить температуру газа. Но все же не очень сильно. Ведь теперь высокая температура "обрушивается" на лопатки турбины. А на них еще действуют и громадные центробежные силы. При таких условиях лопатки могут оторваться и разрушить всю турбину. Опять препятствие! Получается, что обойти его можно только в одном случае: полностью отказаться вообще от движущихся деталей! А как же тогда получить работу, которая, как мы помним, может быть получена только при движении? Да не получать ее вовсе! Ведь задача электростанции – вырабатывать электрический ток, поэтому лучше превращать тепловую энергию сразу прямо в электрическую! Вот так приблизительно и шли поиски нового, более экономного способа превращения тепловой энергии в электрическую. Поиски, которые привели к созданию так называемого магнитогазодинамического генератора электрической энергии (сокращенно МГДГ). Как же работает носящая столь мудреное название установка? Ученые заметили, что нагретый до очень высокой температуры газ приобретает одно свойство, присущее металлу, – способность проводить электричество. Это свойство газа и используется в МГДГ. Раскаленный газ пропускают между двумя полюсами магнита. В это время в нем возникает электрический ток. Этот ток улавливают металлические пластины-электроды, установленные по бокам струи раскаленного газа. Улавливают и по проводам посылают на заводы и фабрики. Словом, дальше электричество используется так же, как и на обычных электростанциях. В таком устройстве совершенно нет движущихся деталей, а стенки канала, по которому течет раскаленный газ, можно охлаждать. Следовательно, в МГДГ можно значительно повысить температуру газа и увеличить КПД! На первый взгляд может показаться, что с созданием МГДГ проблема повышения экономичности электростанций решена. Но это только на первый взгляд! При движении сильно нагретого газа по каналу МГД-генератора этот газ расширяется и охлаждается. Но с уменьшением температуры исчезает и его замечательное свойство – проводить электрический ток! Газ совсем не проводит тока при температурах ниже приблизительно 2 000°, – значит, при более низких температурах он работать в МГДГ уже не может. Что же с ним делать дальше? Выбрасывать в дымовую трубу? Но если значительное количество тепловой энергии пускать буквально "на ветер", то КПД установки опять окажется небольшим. Чтобы этого не произошло, придется заставить газ после выхода из МГДГ еще работать в паротурбинной или газотурбинной установках. Правда, в них опять движущиеся детали, снова ограничения температуры газа или пара, – словом, снова все те же неприятности, о которых мы уже говорили. Однако, несмотря на это, если ученым удастся создать жаропрочные материалы и мощные магниты, то коэффициент полезного действия электростанций с МГДГ может быть увеличен на 50 %! Конечно, для теплового двигателя это много. И все-таки мало!
Но может быть… вообще можно обойтись без теплового двигателя? Превращать энергию топлива прямо сразу в электрическую? Можно ли это? Оказывается, можно. Если использовать энергию некоторых химических реакций. Сейчас уже строят опытные электрохимические генераторы, где происходит реакция между кислородом и водородом. Их КПД достигает почти 75 %. А вот когда научатся превращать в электрическую энергию пары бензина или природного газа, то КПД приблизится к 100 %! Правда, пока это еще очень маленькие опытные установки. До их применения на электростанциях, к сожалению, далеко. Но нет сомнения, что это направление в энергетике очень перспективное, и советские ученые сумеют решить и эту сложную, но очень важную задачу. И, может быть, вам, дорогие читатели, удастся принять участие в ее решении.

Шоу-бизнес в Telegram

25 ноября 2014, 13:30