Kolika je cijena munje?

Jednom u rabljenoj knjižari naišao sam na knjigu I. Perelmana "Zabavna fizika" iz izdanja 1924. godine. Odštampan na smeđem papiru (i odakle je došao dobar papir nakon građanskog rata) imao je podnaslov - "Paradoksi, zagonetke, zadaci, eksperimenti, zamršena pitanja i priče iz područja fizike." Taj je podnaslov u kasnijim izdanjima iz djetinjstva poznate knjige iz nekog razloga nestao. Samo zbog znatiželje, želio sam otkriti što se u knjizi promijenilo u posljednjih 75 godina. Napokon sam kod kuće imao dvadeset i drugo izdanje ove nadaleko poznate knjige za studentsku mladež. No, znanost i tehnologija za to vrijeme nisu stagnirali.

Moje zanimanje za Ja. I. Perelmana potaknulo je nedavno objavljenu knjigu G. I. Mishkeviča o životu i radu izvanrednog popularizatora znanosti. „Pjevač matematike, bard fizike, pjesnik astronomije“ bio je široko tražen u zemlji, odnedavno agrarni i nazadni, i tek je započeo svoj put u broj naprednih i kulturnih država svijeta. A uloga Perelmana u tom razvoju bila je daleko od posljednje. U svojim je knjigama duhovita zabava, znanstvena sigurnost, pa čak i gracioznost, čak i u školskim godinama, pomogla najtalentiranijem dijelu mlađe generacije da odabere svoj budući životni put u službi znanosti.

U biografskoj knjizi nekako je usput zabilježeno da je I. I. Perelman 1916. godine radio na posebnom sastanku ruske vlade o gorivu i „u vezi s groznim stanjem grijanja na drva u Petrogradu“, predložio da se prvi put u našoj zemlji prebaci na ljetno vrijeme. Činjenica da pomoću ruku sata štede energiju na rasvjeti odavno je svima poznata. Ali kako se štedjelo drva, nisam mogao razumjeti.

Ta me činjenica toliko zainteresirala da sam odlučio pitati autora biografije o tome. Štoviše, u jednoj od priča knjige koju sam kupio prilikom izračuna potrošnje energije za munje, podaci između Perelmana i sljedećih izdanja, objavljenih nakon smrti popularizatora, razlikovali su se gotovo stotinu puta!

Poslano je pismo i stigao je odgovor i sve je stavio na svoje mjesto. Što se tiče uštede drva za ogrjev, objašnjenje je bilo vrlo jasno - tijekom Prvog svjetskog rata drvo drva je gorjelo kao gorivo u kotlovnicama Sankt Peterburga. To je razlog zašto su u prvim godinama sovjetske vlasti započele potrage za novom vrstom goriva za elektrifikaciju zemlje (plan GOELRO). Tada su obraćali pažnju na treset.

Što se tiče nedosljednosti izračuna, dopustit ću vam da citirate iz pisma G. I. Mishkeviča napisanog meni: "SVA izdanja njegovih knjiga izašla nakon smrti Ja. I. Perelmana su KORUPIRANA svim vrstama neodgovornih urednika i izdavača." Naglasio autor pisma. Dodajmo samo da je "doktor zabavnih znanosti" umro 16. ožujka 1942. godine. od gladi u opkoljenom Lenjingradu.

Ali htio sam dokučiti pitanje "Koliko košta munja?" Jer ovo je ime jednog od poglavlja u knjizi Perelmana.

Prvu ozbiljnu studiju munje uzeo je veliki Amerikanac Benjamin Franklin, iz nekog razloga koji je smatran jednim od američkih predsjednika u našoj zemlji. Nije, ali je ovekovečio svoje ime eksperimentalnim dokazivanjem električne prirode grmljavinske oluje.

Tada to nije bilo lako učiniti. Nije bilo nebodera, aviona, pa čak ni balon nije izmišljen. A bilo je potrebno primiti nebesku struju doslovno u ruke za eksperimente. Doista, u prvom električnom kondenzatoru tog vremena, Leiden-ovoj banci, jedna od njegove dvije ploče bila je ruka eksperimentatora.

Pomoću dječje igračke koja se zove zmaj, eksperimentator je uveo dirigent u gromovnik, napunio staklenku Leyden, a zatim je usporedio s istim staklenkom napunjenim električnim strojem.

Ponašanje limenki bilo je identično. Nema sumnje: munja je u prirodi električna. Čak je utvrdio da najčešće oblaci nose negativan električni naboj. Franklinovi eksperimenti bili su krajnje opasni, ali oni su pored vrlo zanimljivih znanstvenih podataka doveli do njegovog izuma gromobrana.

Drugi Amerikanac, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), smatra se jednim od glavnih utemeljitelja znanosti o elektrotehnici. Posljednjih godina svog života posvetio se problemima prijenosa energije na daljinu koristeći visoki napon.

Da bi riješio probleme izolacije visokonaponskih sustava, trebao mu je visokonaponski generator impulsa. Ovo je sagradio on. Ovaj bi generator mogao stvoriti umjetnu munju s potencijom od 120 kilovolta. Međutim, postoji znanstvena metoda koja se zove ekstrapolacija, koja vam omogućuje distribuciju zaključaka iz opažanja u nekim uvjetima nad sličnim pojavama u drugima. Iako je ta metoda daleko od savršene, ali često se ništa drugo ne može primijeniti na znanost.

U SAD-u se monetaristička metoda često koristi za ocjenu svega i svačega. "Izgledate kao tisuću dolara", kaže gazda svom tajniku. Pijanist osigurava prste za milijun dolara. A procjena talenta nogometaša u dolarima odavno je poznata čak i našim navijačima. Radi jasnoće, procjenjujući pražnjenje groma, Ya.I. Perelman koristi ovu vrlo učinkovitu metodu, izumljenu u Novom svijetu.

Čitamo početne podatke Ya. I. Perelmana: "Evo izračuna (kojem dugujemo nedavno preminulog američkog inženjera elektrotehnike Steinmets) Napon tijekom gromobrana određuje se na oko 5 milijuna volti. Struja se procjenjuje na 10 000 ampera. "

U principu, znajući napon i jačinu struje bilo koje instalacije, lako je izračunati njenu snagu množenjem tih podataka. Pomnoživši snagu s vremenom njene potrošnje, dobivamo potrošnju energije. Sve to vrijedi za munje. Ali koliko dugo traje bljesak ove gigantske električne iskre? Može li se ovo vrijeme mjeriti?

Ispada da nije tako teško. Engleski fizičar C. Wheatstone predložio je da se u tu svrhu koristi brzo rotirajući disk, ali s određenom unaprijed određenom brzinom. Bljesak munje, osvjetljujući ovaj disk na trenutak, zabilježit će za koliko se stupnjeva ovaj disk pomaknuo. Znajući broj okretaja diska, pretvorbu vremena nije teško napraviti, premda pražnjenje munje traje samo tisuću sekunde.

Mnogo je teže dobiti izračunate električne parametre munje. Napokon, gromovnik se može zamisliti kao napunjeni kondenzator, ali kad se isprazne, njegove se struje i napon vremenom mijenjaju eksponencijalno, tj. Funkcija eksponencijalne.

Perelmanovi urednici pružaju druge podatke. Njihova maksimalna struja munje iznosi 200 tisuća ampera, a potencijal 50 miliona volti. Oni podijele rezultirajuću snagu na pola, objašnjavajući njihovu upotrebu za izračunavanje prosječnog potencijala. Uporaba u njihovim proračunima iz nekog razloga maksimalne struje i pogrešno izračunatih potencijala dovodi, naravno, do pogrešnih rezultata. Dakle, izračunata energija prema Steinmetsu ne može se prihvatiti zbog nepoznatih podataka uzetih s bilo kojeg mjesta, a rezultati koje su urednici dobili nisu točni. Je li moguće izračunati potrošenu energiju munje bez pribjegavanja njezinim promjenjivim parametrima. Ispada da je to moguće.

U knjizi izvanrednog istraživača munje B. Schonlanda navodi se još jedan parametar - količina električne energije koju munje troše tijekom pražnjenja. "Kod pojedinačnih udara (munje) punjenje od 2 do 10 privjesaka obično se neutralizira." Izračun za ovaj parametar je pojednostavljen, jer jedan privjesak nije ništa drugo nego amperski drugi. Još jedan parametar - napon grmljavine, znanstvenici izračunavaju, jer ga još nije moguće izmjeriti. Prema B. Schonlandu, "procjenjuje se da je ovaj napon najmanje 100 milijuna volti."

Napravimo naše proračune za to.Pretpostavimo da količina električne energije koja se troši prilikom samoga pražnjenja obične munje iznosi 5 kuloma (Ovo je križ između 2 i 10) Tada, kada množimo coulombe u voltama, dobivamo 500 milijuna vata-sekundi ili 140 kilovat-sati ništa više. A s prosječnom tarifom u Rusiji od 2 rublje po kilovatsatu, troškovi u rubaljima iznosit će 280 rubalja. Za tako zavidan fenomen, količina je vrlo mala. Imajte na umu da je izračun C. Steinmets-a i Perelmanovih urednika prilikom prijenosa na moderne tarife električne energije dao rezultate od 30, odnosno 2800 rubalja. Naš je rezultat bliži Steinmetsovom rezultatu, ali on se i dalje razlikuje od njega po redoslijedu, tj. 10 puta! U ostalim stvarima, to se lako objašnjava činjenicom da kasniji znanstvenici procjenjuju potencijal oblaka ne na 5 milijuna volti, već na 100 milijuna, a naboj oblaka smo uzeli s stropa.

Mora se priznati da naši proračuni nemaju znanstvenu vrijednost. Oni jednostavno ilustrativno izjavljuju da takav nevjerojatan fenomen poput atmosferske električne energije nije energetski intenzivan i malo je vjerojatno da će ikada naći praktičnu uporabu kao izvor električne energije. Uostalom, mjesečna potrošnja energije od 140 kWh "napunjena" je električnim brojilima samo za osvjetljenje stubišta višekatnice.

Jesu li ovi rezultati potrebni modernim električarima? Naravno da su im potrebni, ali samo zato da se ne pokušaju baviti uporabom atmosferske električne energije u industriji i poljoprivredi. Ekonomski je neisplativa i vrlo opasna. Citiramo jedan od djela američkog meteorologa L. Bettena: "Čudno je da munje, što je obavezan atribut svake grmljavinske oluje, ubiju više ljudi nego bilo koja druga vremenska pojava, osim neočekivanih poplava."

Gledajući bljeskove munja koji osvjetljavaju velike prostore, svaka razumna osoba trebala bi razumjeti da je ta energija, koju je trošila cijelu noć u svom trijemu i stanu, na kraju platila i trebala težiti za štednim izvorima svjetla. Razorna priroda munje uzrokovana je kratkim trajanjem procesa pri velikoj snazi ​​i nalikuje eksploziji domaćeg plina u kući u kojoj se obično troši puno plina u plinskim pećima. Tako mali curenje plina u jednom od stanova, koji zajedno sa zrakom predstavlja eksplozivnu smjesu, dovodi do tragedija u cijeloj kući.

Trebamo odati počast Ch.P. I to puno košta.

Pročitajte i:Atmosferska električna energija kao novi izvor alternativne energije