Jaké jsou náklady na blesky?

Jednou v knihkupectví z druhé ruky jsem narazil na knihu I. Perelmana „Zábavná fyzika“ z vydání z roku 1924. Vytištěno na hnědém papíře (a odkud dobrý papír pocházel po občanské válce), měl podtitulek - „Paradoxy, hádanky, úkoly, experimenty, složité otázky a příběhy z oblasti fyziky.“ Tento podtitul v dalších vydáních z dětství známé knihy z nějakého důvodu zmizel. Jen kvůli zájmu jsem chtěl zjistit, co se v knize za posledních 75 let změnilo. Koneckonců, doma jsem měl dvaadvacáté vydání této známé studentské knihy. Věda a technologie však během této doby nestagnovaly.

Můj zájem o Ya.I. Perelmana byl vzrušený nedávno vydanou knihou G.I. Mishkevicha o životě a díle významného popularizátora vědy. „Zpěvák matematiky, bard fyziky, básník astronomie“ byl v zemi široce žádán, v poslední době agrární a zaostalý a právě začal svou cestu do řady vyspělých a kulturních států světa. A role Perelmana v tomto vývoji nebyla zdaleka poslední. Ve svých knihách vtipné pobavení, vědecká jistota a dokonce milost, dokonce i ve školních letech, pomohly nejtalentovanější části mladé generace zvolit si svou budoucí životní cestu ve službě vědy.

V knize životopisů bylo nějakým způsobem poznamenáno, že Ya.I. Perelman v roce 1916 pracoval na zvláštním setkání ruské vlády o pohonných hmotách a „v souvislosti s žalostným stavem vytápění dřeva v Petrohradě“ navrhl poprvé přejít na letní čas v naší zemi. Skutečnost, že pomocí hodinových hodin šetří elektřinu na osvětlení, je již dlouho známa všem. Ale jak bylo palivové dřevo zachráněno, jsem tomu nerozuměl.

Tato skutečnost mě tolik zajímala, že jsem se na to zeptal autora knihy životopisu. Navíc v jednom z příběhů knihy, kterou jsem koupil, se při výpočtu spotřeby energie pro bleskový výboj téměř stokrát lišily údaje mezi Perelmanem a následujícími vydáními vydanými po smrti popularizátoru!

Byl zaslán dopis a odpověď přišla a vše na jeho místo postavila. Pokud jde o úsporu palivového dříví, vysvětlení bylo velmi jasné - během první světové války palivové dřevo spálilo jako palivo v kotelnách v Petrohradě. To je důvod, proč se v prvních letech sovětské moci začalo hledat nový druh paliva pro elektrifikaci země (plán GOELRO). Pak věnovali pozornost rašelině.

Pokud jde o nekonzistentnost výpočtů, dovolím vám citovat z dopisu G. I. Mishkeviche, který mi napsal: „VŠECHNY vydání jeho knih, které vyšly po smrti Ya.I. Perelmana, jsou SPOROVANÉ všemi druhy nezodpovědných redaktorů a vydavatelů.“ “ Zdůrazněno autorem dopisu. Dodáváme pouze to, že „doktor zábavných věd“ zemřel 16. března 1942. od hladu v obleženém Leningradu.

Ale chtěl jsem přijít na otázku „Kolik stojí blesk?“ To je název jedné z kapitol v knize Perelmana.

První vážnou studii blesku provedl velký americký Benjamin Franklin z nějakého důvodu považovaného za jednoho z amerických prezidentů v naší zemi. Nebyl, ale zvěčnil své jméno experimentálním prokázáním elektrické povahy bouřky.

Potom nebylo snadné to udělat. Nebyli tam žádné mrakodrapy, letadla a ani balón nebyl vynalezen. A bylo nutné získat nebeskou elektřinu doslova v rukou za experimenty. Opravdu, v prvním tehdejším elektrickém kondenzátoru, Leidenově bance, jedna z jeho dvou desek byla rukou experimentátora.

Pomocí dětské hračky zvané draka experimentátor zavedl dirigent do bouřky, nabil Leydenovu nádobu a poté ji porovnal se stejnou nádobou nabitou elektrickým strojem.

Chování plechovek bylo stejné. Nebylo pochyb o tom: blesk je v přírodě elektrický. Dokonce určil, že mraky často nese záporný elektrický náboj. Franklinovy ​​experimenty byly extrémně nebezpečné, ale kromě velmi zajímavých vědeckých údajů vedly k jeho objevu bleskozvody.

Další Američan, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), je považován za jednoho z hlavních zakladatelů vědy o elektrotechnice. V posledních letech svého života se věnoval problematice přenosu energie do dálky pomocí vysokého napětí.

K vyřešení problémů s izolací vysokonapěťových systémů potřeboval vysokonapěťový pulzní generátor. To byl postaven jím. Tento generátor by mohl vytvořit umělý blesk s potenciálem 120 kilovoltů. Existuje však vědecká metoda zvaná extrapolace, která vám umožňuje distribuovat závěry z pozorování za určitých podmínek na podobné jevy v jiných, i když tato metoda zdaleka není dokonalá, ale často na vědu nelze aplikovat nic jiného.

V USA se monetaristická metoda často používá k hodnocení všeho a všeho. "Vypadáš jako tisíc dolarů," říká šéf jeho sekretářce. Klavírista pojistí jeho prsty za milion dolarů. A hodnocení talentu fotbalového hráče v dolarech bylo dlouho známo i našim fanouškům. Kvůli jasnosti používá Ya.I. Perelman při hodnocení výboje blesku tuto velmi efektivní metodu, vynalezenou v Novém světě.

Čteme počáteční data od Ja. I. Perelman: „Tady je výpočet (kterému dlužíme nedávno zesnulého amerického elektrotechnika Steinmets). Napětí během bleskového výboje je stanoveno na přibližně 5 milionů voltů. Současný proud se odhaduje na 10 000 ampér. “

V zásadě, s vědomím síly a proudu jakékoli instalace, je snadné vypočítat její výkon vynásobením těchto dat. Vynásobením energie časem její spotřeby získáme spotřebu energie. To vše platí pro blesky. Ale jak dlouho vydrží záblesk této gigantické elektrické jiskry? Lze tento čas měřit?

Ukázalo se, že to není tak obtížné. Anglický fyzik C. Wheatstone pro tento účel navrhl použití rychle se otáčejícího disku, ale s určitou předem stanovenou rychlostí. Blesk, který na okamžik osvětlí tento disk, zaznamená, kolik stupňů se tento disk posunul. Znát počet otáček disku, není časová přeměna obtížná, i když výboj blesku trvá jen tisíciny sekundy.

Vypočítat elektrické parametry blesku je mnohem obtížnější. Koneckonců, bouřku si lze představit jako nabitý kondenzátor, ale když se vybije, její proudy a napětí se mění exponenciálně v čase, to je funkce exponenciálu.

Perelman editory poskytují další data. Jejich maximální bleskový proud je 200 tisíc ampér a potenciál je 50 milionů voltů. Rozdělují výslednou sílu na polovinu, čímž vysvětlují, jak tyto výpočty vypočítávají průměrný potenciál. Použití při jejich výpočtech z nějakého důvodu maximálního proudu a nesprávně vypočteného potenciálu vede samozřejmě k nesprávným výsledkům. Vypočítaná energie podle Steinmets proto nemůže být přijata kvůli neznámým datům získaným odkudkoli a výsledky získané editory jsou nesprávné. Je možné vypočítat energii spotřebovanou bleskem, aniž by se uchýlil ke změnám parametrů. Ukázalo se, že je to možné.

V knize vynikajícího výzkumníka blesku B. Schonland je uveden další parametr - množství elektřiny spotřebované bleskem během výboje. "V jednotlivých úderech (blesky) se obvykle neutralizuje náboj 2 až 10 přívěsků." Výpočet tohoto parametru je zjednodušený, protože jeden přívěsek není nic jiného než ampér sekunda. Další parametr - napětí bouřky, vědci počítají, protože to ještě není možné změřit. Podle B. Schonlanda „se odhaduje, že toto napětí je nejméně 100 milionů voltů“.

Udělejme pro to naše výpočty.Předpokládejme, že množství elektřiny spotřebované při výboji samotného běžného blesku je 5 coulombů (to je něco mezi 2 a 10). Když vynásobíme coulomby volty, získáme celkem 500 milionů wattů vteřin nebo 140 kilowatthodin. A s průměrným tarifem v Rusku ve výši 2 rublů za kilowatthodinu budou náklady v rublech činit 280 rublů. Pro takový hrozný jev je množství velmi malé. Všimněte si, že výpočet C. Steinmets a editorů Perelmanu při přechodu na moderní tarify za elektřinu přinesl výsledky 30, resp. 2800 rublů. Náš výsledek je blíže k výsledku Steinmets, ale stále se od něj liší řádově, tzn. 10 krát! V jiných věcech to lze snadno vysvětlit skutečností, že následní vědci odhadují cloudový potenciál ne na 5 milionů voltů, ale na 100 milionů a my jsme vzali cloudový náboj ze stropu.

Je třeba uznat, že naše výpočty nemají vědeckou hodnotu. Jednoduše názorně prohlašují, že takový impozantní jev, jako je atmosférická elektřina, není energeticky náročná a je nepravděpodobné, že by někdy našlo praktické využití jako zdroj elektřiny. Koneckonců, měsíční spotřeba energie 140 kWh je elektrickými měřiči „likvidována“ pouze pro osvětlení schodiště vícepodlažní budovy.

Jsou tyto výsledky nezbytné pro moderní elektrikáře? Samozřejmě jsou zapotřebí, ale pouze proto, aby se nezkoušeli zabývat využíváním atmosférické elektřiny v průmyslu a zemědělství. Je to ekonomicky nerentabilní a velmi nebezpečné. Citujeme z jednoho z prací amerického meteorologa L. Bettena: „Kupodivu, blesk, který je povinným atributem jakékoli bouřky, zabíjí více lidí než jakýkoli jiný jev počasí, s výjimkou neočekávaných povodní.“

Při sledování záblesků blesku osvětlujících velké prostory by měl každý rozumný člověk pochopit, že za tuto energii, promarněnou celou noc ve své verandě a bytě, je nakonec zaplacen a měl by usilovat o energeticky úsporné světelné zdroje. Destruktivní povaha blesku je způsobena krátkým trváním procesu při vysoké síle a připomíná výbuch domácího plynu v domě, kde se v plynových kamenech obvykle spotřebovává velké množství plynu. Takže malý únik plynu v jednom z bytů, který je spolu se vzduchem výbušnou směsí, vede k tragédiím v celém domě.

Měli bychom vzdát hold Ch.P. A to stojí hodně.

Přečtěte si také:Atmosférická elektřina jako nový zdroj alternativní energie