Chi phí của sét là gì?

Một lần trong một cửa hàng sách cũ, tôi tình cờ thấy một cuốn sách của I. Perelman Hồi Giải trí Vật lý của phiên bản 1924. Được in trên giấy màu nâu (và tờ giấy tốt xuất phát từ sau Nội chiến), nó có phụ đề - "Nghịch lý, câu đố, nhiệm vụ, thí nghiệm, câu hỏi và câu chuyện phức tạp từ lĩnh vực vật lý." Vì một số lý do, phụ đề này trong các phiên bản tiếp theo từ thời thơ ấu của một cuốn sách nổi tiếng với tôi đã biến mất. Chỉ vì tò mò, tôi muốn tìm hiểu những gì đã thay đổi trong cuốn sách trong 75 năm qua. Rốt cuộc, ở nhà tôi đã có phiên bản thứ hai mươi hai của cuốn sách học sinh nổi tiếng này. Nhưng khoa học và công nghệ trong thời gian này đã không bị đình trệ.

Sự quan tâm của tôi đối với Ya.I. Perelman đã được làm nóng lên bởi cuốn sách được xuất bản gần đây của G.I Mishkevich về cuộc đời và công việc của một nhà phổ biến khoa học xuất sắc. Ca sĩ toán học, người yêu thích vật lý, nhà thơ của thiên văn học, người được yêu cầu rộng rãi ở nước này, gần đây là nông nghiệp và lạc hậu, và mới bắt đầu hành trình vào số lượng các quốc gia văn hóa và tiên tiến trên thế giới. Và vai trò của Perelman trong sự phát triển này còn lâu mới đến. Trong những cuốn sách của ông, sự giải trí dí dỏm, sự chắc chắn về khoa học và thậm chí là ân sủng, ngay cả trong những năm đi học, đã giúp phần tài năng nhất của thế hệ trẻ chọn con đường cuộc sống tương lai của họ để phục vụ khoa học.

Trong một cuốn sách tiểu sử, bằng cách nào đó đã được ghi nhận khi thông qua rằng Ya.I. Perelman năm 1916 đã làm việc tại một cuộc họp đặc biệt của chính phủ Nga về nhiên liệu và, "liên quan đến tình trạng sưởi ấm gỗ ở Petrograd", ông đề xuất lần đầu tiên ở nước ta chuyển sang thời gian mùa hè. Thực tế là bằng cách sử dụng kim đồng hồ để tiết kiệm năng lượng cho ánh sáng từ lâu đã được mọi người biết đến. Nhưng làm thế nào củi được cứu, tôi không thể hiểu.

Thực tế này khiến tôi quan tâm đến mức tôi quyết định hỏi tác giả của cuốn sách tiểu sử về nó. Hơn nữa, trong một trong những câu chuyện của cuốn sách tôi đã mua, khi tính toán mức tiêu thụ năng lượng cho một lần phóng sét, dữ liệu giữa Perelman và các phiên bản tiếp theo, được phát hành sau cái chết của nhà phổ biến, khác nhau gần một trăm lần!

Một lá thư đã được gửi và trả lời đến và đặt mọi thứ vào vị trí của nó. Về việc tiết kiệm củi, lời giải thích rất rõ ràng - trong Thế chiến thứ nhất, củi được đốt làm nhiên liệu trong các nhà máy nồi hơi của St. Petersburg. Đó là lý do tại sao trong những năm đầu tiên của quyền lực Xô Viết, cuộc tìm kiếm đã bắt đầu cho một loại nhiên liệu mới để điện khí hóa đất nước (Kế hoạch GOELRO). Sau đó, họ chú ý đến than bùn.

Liên quan đến sự không nhất quán của các tính toán, tôi sẽ cho phép bạn trích dẫn từ bức thư của G.I. Mishkevich viết cho tôi: "TẤT CẢ các ấn bản sách của ông đã xuất hiện sau cái chết của Ya.I. Perelman bị SPORED bởi tất cả các nhà biên tập và nhà xuất bản vô trách nhiệm." Nhấn mạnh bởi tác giả của bức thư. Chúng tôi chỉ nói thêm rằng "Tiến sĩ khoa học giải trí" đã chết vào ngày 16 tháng 3 năm 1942. khỏi đói trong Leningrad bị bao vây.

Nhưng tôi muốn tìm ra câu hỏi "sét có giá bao nhiêu?" Vì đây là một trong những chương trong cuốn sách của Perelman.

Nghiên cứu nghiêm túc đầu tiên về sét được thực hiện bởi nhà văn vĩ đại người Mỹ Benjamin Franklin, vì một số lý do được coi là một trong những tổng thống Hoa Kỳ ở nước ta. Anh ta không như vậy, nhưng anh ta đã bất tử tên của mình bằng cách chứng minh bằng thực nghiệm bản chất điện của một cơn giông.

Sau đó, nó không phải là dễ dàng để làm. Không có tòa nhà chọc trời, máy bay và thậm chí một quả bóng bay không được phát minh. Và nó được yêu cầu để nhận được điện trên trời theo nghĩa đen trong tay cho các thí nghiệm. Thật vậy, trong tụ điện đầu tiên thời bấy giờ, một ngân hàng Leiden, một trong hai tấm của nó là bàn tay của người thí nghiệm.

Sử dụng một món đồ chơi của trẻ em được gọi là một con diều, người làm thí nghiệm đã giới thiệu một dây dẫn vào một tiếng sét, sạc một chiếc bình Leyden, và sau đó so sánh nó với cùng một chiếc bình được sạc bằng máy điện.

Hành vi của lon là giống hệt nhau. Không còn nghi ngờ gì nữa: việc phóng sét là điện trong tự nhiên. Ông thậm chí còn xác định rằng hầu hết các đám mây thường mang điện tích âm. Các thí nghiệm của Franklin cực kỳ nguy hiểm, nhưng chúng, ngoài dữ liệu khoa học rất thú vị, đã dẫn đến việc ông phát minh ra một cột thu lôi.

Một người Mỹ khác, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), được coi là một trong những người sáng lập chính của khoa học kỹ thuật điện. Trong những năm cuối đời, ông dành hết cho các vấn đề truyền năng lượng tới một khoảng cách sử dụng điện áp cao.

Để giải quyết các vấn đề về cách ly hệ thống điện áp cao, anh ta cần một máy phát xung điện áp cao. Điều này được xây dựng bởi anh ta. Máy phát điện này có thể tạo ra một tia sét nhân tạo với tiềm năng 120 kilovolt. Tuy nhiên, có một phương pháp khoa học gọi là ngoại suy, cho phép bạn phân phối kết luận từ các quan sát trong một số điều kiện so với các hiện tượng tương tự ở các phương pháp khác. Mặc dù phương pháp này không hoàn hảo, nhưng thường không có gì khác có thể áp dụng cho khoa học.

Ở Mỹ, phương pháp kiếm tiền thường được sử dụng để đánh giá mọi thứ và mọi thứ. Bạn trông giống như một ngàn đô la, ông chủ nói với thư ký của mình. Một nghệ sĩ dương cầm bảo đảm cho ngón tay của anh ta một triệu đô la. Và việc đánh giá một cầu thủ bóng đá tài năng bằng đô la từ lâu đã được biết đến ngay cả với người hâm mộ của chúng tôi. Để rõ ràng, để đánh giá một vụ phóng sét, Ya.I. Perelman sử dụng phương pháp rất hiệu quả này, được phát minh trong Thế giới mới.

Chúng tôi đọc dữ liệu ban đầu từ Ya. I. Perelman: Đây là phép tính (mà chúng tôi nợ kỹ sư điện người Mỹ mới chết Steinmets) Điện áp trong quá trình phóng sét được xác định ở mức khoảng 5 triệu volt. Hiện tại ước tính khoảng 10.000 ampe. "

Về nguyên tắc, biết điện áp và cường độ dòng điện của bất kỳ cài đặt nào, thật dễ dàng để tính toán công suất của nó bằng cách nhân dữ liệu này. Nhân công suất với thời gian tiêu thụ, chúng ta có được mức tiêu thụ năng lượng. Tất cả điều này là đúng cho sét. Nhưng đèn flash của tia lửa điện khổng lồ này kéo dài bao lâu? Thời gian này có thể được đo?

Hóa ra không quá khó. Nhà vật lý người Anh C. Wheatstone đề xuất sử dụng một đĩa quay nhanh cho mục đích này, nhưng với một tốc độ nhất định, được xác định trước. Một tia sét, chiếu sáng đĩa này trong giây lát, sẽ ghi lại mức độ mà đĩa này đã dịch chuyển. Biết số vòng quay của đĩa, chuyển đổi thời gian không khó thực hiện, mặc dù việc phóng sét chỉ kéo dài một phần nghìn giây.

Khó khăn hơn nhiều để có được các thông số điện tính toán của sét. Rốt cuộc, một tiếng sét có thể được tưởng tượng như một tụ điện tích điện, nhưng khi được phóng điện, dòng điện và điện áp của nó thay đổi theo cấp số nhân theo thời gian, đó là chức năng của hàm mũ.

Biên tập viên Perelman cung cấp dữ liệu khác. Dòng sét tối đa của chúng là 200 nghìn ampe và tiềm năng là 50 triệu volt. Họ chia công suất kết quả làm đôi, giải thích việc sử dụng này cho họ để tính tiềm năng trung bình. Tất nhiên, việc sử dụng trong tính toán của họ vì một số lý do của dòng điện tiềm năng tối đa và tiềm năng được tính toán không chính xác, dẫn đến kết quả không chính xác. Vì vậy, năng lượng tính toán theo Steinmets không thể được chấp nhận do dữ liệu được lấy từ nơi nào và kết quả thu được từ các biên tập viên là không chính xác. Có thể tính toán năng lượng tiêu thụ của sét mà không cần dùng đến các thông số thay đổi của nó. Hóa ra là có thể.

Trong cuốn sách của nhà nghiên cứu xuất sắc về sét B. Schonland, một thông số khác được báo cáo - lượng điện năng tiêu thụ bởi sét trong quá trình phóng điện. Nghiêng Trong các nét riêng (sét), điện tích từ 2 đến 10 mặt dây chuyền thường được trung hòa. Tính toán cho tham số này được đơn giản hóa, bởi vì một mặt dây chuyền không là gì ngoài một giây. Một thông số khác - điện áp của tiếng sét, các nhà khoa học đang tính toán, vì chưa thể đo được. Theo B. Schonland, "ước tính điện áp này ít nhất là 100 triệu volt".

Hãy làm tính toán của chúng tôi cho việc này.Chúng ta hãy giả sử rằng lượng điện năng tiêu thụ khi phóng sét thông thường là 5 coulomb (Đây là khoảng từ 2 đến 10) Và với mức thuế trung bình ở Nga ở mức 2 rúp / kilowatt giờ, chi phí tính bằng rúp sẽ lên tới 280 rúp. Đối với một hiện tượng ghê gớm như vậy, số tiền là rất nhỏ. Lưu ý rằng việc tính toán C. Steinmets và các biên tập viên của Perelman khi chuyển sang biểu giá điện hiện đại mang lại kết quả tương ứng là 30 và 2800 rúp. Kết quả của chúng tôi gần với kết quả Steinmets hơn, nhưng nó vẫn khác với nó bởi một thứ tự cường độ, tức là 10 lần! Trong các vấn đề khác, điều này dễ dàng được giải thích bởi thực tế là các nhà khoa học tiếp theo ước tính tiềm năng đám mây không phải ở mức 5 triệu volt, mà là 100 triệu, và chúng tôi đã lấy điện tích đám mây từ trần nhà.

Phải thừa nhận rằng các tính toán của chúng tôi không có giá trị khoa học. Họ chỉ đơn giản tuyên bố một cách minh họa rằng một hiện tượng ghê gớm như điện khí quyển không tốn nhiều năng lượng và khó có thể tìm thấy sử dụng thực tế như một nguồn điện. Rốt cuộc, mức tiêu thụ năng lượng hàng tháng là 140 kWh là "làm hỏng" bằng công tơ điện chỉ để thắp sáng cầu thang của một tòa nhà nhiều tầng.

Là những kết quả cần thiết cho các thợ điện hiện đại? Tất nhiên chúng là cần thiết, nhưng chỉ để không cố gắng đối phó với việc sử dụng điện khí quyển trong công nghiệp và nông nghiệp. Đó là kinh tế không có lợi và rất nguy hiểm. Chúng tôi trích dẫn từ một trong những tác phẩm của nhà khí tượng học người Mỹ L. Betten: Số lẻ, sét, là một thuộc tính bắt buộc của bất kỳ giông bão nào, giết chết nhiều người hơn bất kỳ hiện tượng thời tiết nào khác, ngoại trừ lũ lụt bất ngờ.

Nhìn những tia chớp chiếu vào không gian rộng lớn, bất kỳ người tỉnh táo nào cũng nên hiểu rằng năng lượng này, lãng phí cả đêm trong hiên và căn hộ của anh ta, cuối cùng được anh ta trả tiền và nên cố gắng tìm kiếm các nguồn sáng tiết kiệm năng lượng. Bản chất phá hủy của sét được gây ra bởi thời gian ngắn của quá trình ở công suất cao và giống như một vụ nổ khí đốt trong nhà, nơi nhiều khí thường được tiêu thụ trong bếp gas. Vì vậy, một rò rỉ khí nhỏ ở một trong những căn hộ, cùng với không khí là một hỗn hợp nổ, dẫn đến những thảm kịch trong toàn bộ ngôi nhà.

Chúng ta nên bày tỏ lòng kính trọng đối với Ch.P. Steinmets, người khởi xướng một phép tính như vậy, và để nhắc nhở độc giả đã chuẩn bị rằng ông cũng là tác giả của một phương pháp tượng trưng để tính toán các mạch điện AC. Và nó có giá rất cao.

Đọc thêm:Điện khí quyển như một nguồn năng lượng thay thế mới