Hvad koster lynet?

En gang i en brugte boghandler stødte jeg på en bog af I. Perelman “Underholdende fysik” fra 1924-udgaven. Trykt på brunt papir (og hvor kom det gode papir fra fra borgerkrigen), det havde en undertitel - "Paradokser, gåder, opgaver, eksperimenter, indviklede spørgsmål og historier fra fysikområdet." Denne undertitel i efterfølgende udgaver fra barndommen af ​​den velkendte bog af en eller anden grund er forsvundet. Bare for nysgerrighedens skyld ønskede jeg at finde ud af, hvad der har ændret sig i bogen i de sidste 75 år. Når alt kommer til alt havde jeg hjemme den andenogtyvende udgave af denne bredt kendte studerende ungdomsbog. Men videnskab og teknologi i denne periode stagnerede ikke.

Min interesse for Ya.I. Perelman blev opvarmet af den for nylig udgivne bog af G. Mishkevich om livet og arbejdet for en enestående populariserende videnskab. ”Matematikens sanger, fysikens bard, astronomiens digter” var meget efterspurgt i landet, for nylig agrarisk og bagud, og var lige begyndt sin rejse ind i antallet af avancerede og kulturelle stater i verden. Og Perelmans rolle i denne udvikling var langt fra den sidste. I hans bøger hjalp vittig underholdning, videnskabelig sikkerhed og endda nåde, selv i sine skoleår, den mest talentfulde del af den yngre generation med at vælge deres fremtidige livssti i videnskabens tjeneste.

I en biografibog blev det på en eller anden måde bemærket i forbifarten, at Ya.I. Perelman i 1916 arbejdede på et specielt møde med den russiske regering om brændstof, og ”i forbindelse med den beklagelige tilstand af træopvarmning i Petrograd” foreslog han at skifte til sommertid for første gang i vores land. Det faktum, at ved at bruge urets hænder til at spare energi på belysning, har længe været kendt for alle. Men hvordan brænde blev gemt, kunne jeg ikke forstå.

Denne kendsgerning interesserede mig så meget, at jeg besluttede at spørge forfatteren til biografibogen om den. I en af ​​historierne i bogen, jeg købte, når jeg beregner energiforbruget til et lynnedladning, var dataene mellem Perelman og de efterfølgende udgaver, der blev frigivet efter populariseringsdød, adskillige næsten hundrede gange!

Der blev sendt et brev, og svaret kom og satte alt på sin plads. Hvad angår besparelse af brænde, var forklaringen meget klar - under første verdenskrig brændte brænde som brændstof i kedelanlæggene i Skt. Petersborg. Det er grunden til, at i de allerførste år med sovjetisk magt, søgningen begyndte på en ny type brændstof til elektrificering af landet (GOELRO-plan). Derefter var de opmærksomme på tørv.

Med hensyn til uoverensstemmelsen i beregningerne vil jeg give dig mulighed for at citere fra brevet fra G.I. Mishkevich skrevet til mig: "ALLE udgaver af hans bøger, der kom ud efter Ya's død. I. Perelman er KORRUPTERET af alle slags uansvarlige redaktører og udgivere." Fremhævet af forfatteren af ​​brevet. Vi tilføjer kun, at "Doctor of Entertaining Sciences" døde den 16. marts 1942. fra sult i det belejrede Leningrad.

Men jeg ville finde ud af spørgsmålet "Hvor meget koster lynnedslag?" For dette er navnet på et af kapitlerne i Perelmans bog.

Den første seriøse undersøgelse af lynet blev foretaget af den store amerikaner Benjamin Franklin, af en eller anden grund betragtet som en af ​​de amerikanske præsidenter i vores land. Det var han ikke, men han udødeliggjorde sit navn ved eksperimentelt at bevise den elektriske natur af et tordenvejr.

Så var det ikke let at gøre. Der var ingen skyskrabere, fly og endda en ballon blev ikke opfundet. Og det blev påkrævet at modtage himmelsk elektricitet bogstaveligt talt i hænderne til eksperimenter. Faktisk i den første elektriske kondensator på den tid, en Leiden-bank, var en af ​​de to plader af eksperimentatorens hånd.

Ved hjælp af et legetøj, kaldet en drage, introducerede eksperimentatoren en leder i et tordenvejr, ladede en Leyden-krukke og sammenlignede den derefter med den samme krukke, der var ladet med en elektrisk maskine.

Dåsenes opførsel var identisk. Der var ingen tvivl: Lynafladningen er elektrisk. Han bestemte endda, at skyer ofte har en negativ elektrisk ladning. Franklins eksperimenter var ekstremt farlige, men de udover meget interessante videnskabelige data førte til hans opfindelse af et lynstav.

En anden amerikaner, Charles Proteus Steinmets (1865-1923), betragtes som en af ​​de største grundlæggere af videnskaben om elektroteknik. I de sidste år af sit liv viet han sig til spørgsmålene om kraftoverførsel af energi til en afstand ved hjælp af højspænding.

For at løse problemerne med isolering af højspændingssystemer havde han brug for en højspændingsimpulsgenerator. Dette blev bygget af ham. Denne generator kunne skabe et kunstigt lyn med et potentiale på 120 kilovolt. Der er dog en videnskabelig metode kaldet ekstrapolering, som giver dig mulighed for at distribuere konklusioner fra observationer under nogle forhold over lignende fænomener i andre. Selvom denne metode langt fra er perfekt, men ofte kan intet andet anvendes til videnskab.

I USA bruges ofte den monetaristiske metode til at evaluere alt og alt. ”Du ligner tusind dollars,” siger chefen sin sekretær. En pianist forsikrer sine fingre for en million dollars. Og vurderingen af ​​en fodboldspilleres talent i dollars har længe været kendt endda for vores fans. For at gøre det klarere, bruger Ya.I. Perelman denne vurdering af en lynnedladning denne meget effektive metode, opfundet i den nye verden.

Vi læser de oprindelige data fra Ya. I. Perelman: ”Her er beregningen (som vi skylder den for nylig afdøde amerikanske elektriske ingeniør Steinmets) Spændingen under et lynafladning bestemmes til ca. 5 millioner volt. Strømmen anslås til 10.000 ampere. "

I kendskab til spænding og strømstyrke for enhver installation er det i princippet let at beregne dens effekt ved at multiplicere disse data. Ved at multiplicere strømmen med dets forbrug får vi energiforbrug. Alt dette er tilfældet for lynet. Men hvor længe varer flashen fra denne gigantiske elektriske gnist? Kan denne tid måles?

Det viser sig ikke så svært. Den engelske fysiker C. Wheatstone foreslog at bruge en hurtigt roterende disk til dette formål, men med en bestemt, forudbestemt hastighed. En lynnedslag, der oplyser denne disk et øjeblik, registrerer, hvor mange grader denne disk er skiftet. Når man kender antallet af omdrejninger på disken, er tidskonvertering ikke svært at gøre, selvom lynafladningen kun varer tusindvis af et sekund.

Det er meget vanskeligere at få de beregnede elektriske parametre for lynet. Når alt kommer til alt, kan et tordenklæde forestilles som en ladet kondensator, men når den aflades, ændres dens strømme og spænding eksponentielt i tiden, det vil sige eksponentiets funktion.

Perelman-redaktører leverer andre data. Deres maksimale lynstrøm er 200 tusind ampere, og potentialet er 50 millioner volt. De deler den resulterende magt i halvdelen og forklarer denne brug af dem til at beregne det gennemsnitlige potentiale. Brug i deres beregninger af en eller anden grund af den maksimale strøm og det forkert beregnede potentiale fører naturligvis til forkerte resultater. Således kan den beregnede energi ifølge Steinmets ikke accepteres på grund af ukendte data hentet overalt, og de resultater, der er opnået af redaktørerne, er forkerte. Er det muligt at beregne den energi, der forbruges af lynet, uden at ty til dens ændrede parametre. Det viser sig at være muligt.

I bogen til den fremragende forsker af lyn B. Schonland rapporteres en anden parameter - mængden af ​​elektricitet, der forbruges af lynet under en afladning. "I individuelle streger (lyn) neutraliseres normalt en ladning på 2 til 10 vedhæng." Beregningen af ​​denne parameter er forenklet, fordi et vedhæng er intet andet end en ampere sekund. En anden parameter - spændingen i et tordenvind, beregner forskere, fordi det endnu ikke er muligt at måle det. Ifølge B. Schonland "anslås det, at denne spænding er mindst 100 millioner volt."

Lad os gøre vores beregninger til dette.Lad os antage, at mængden af ​​elektricitet, der forbruges ved udledning af almindeligt lyn, er 5 coulombs (dette er et kryds mellem 2 og 10). Så når vi multiplicerer coulombs med volt, får vi 500 millioner watt-sekunder eller 140 kilowatt-timer med intet mere. Og med en gennemsnitlig told i Rusland til 2 rubler pr. Kilowattime, vil omkostningerne i rubler udgøre 280 rubler. For et så formidabelt fænomen er mængden meget lille. Bemærk, at beregningen af ​​C. Steinmets og redaktørerne af Perelman ved overførsel til moderne elektricitetstariffer gav resultater på henholdsvis 30 og 2800 rubler. Vores resultat er tættere på Steinmets-resultatet, men det adskiller sig stadig fra det med en størrelsesorden, dvs. 10 gange! I andre spørgsmål kan dette let forklares af det faktum, at efterfølgende forskere estimerer skypotentialet ikke til 5 millioner volt, men til 100 millioner, og vi tog skyladningen fra loftet.

Det må indrømmes, at vores beregninger ikke har nogen videnskabelig værdi. De erklærer simpelthen illustrativt, at et så formidabelt fænomen som atmosfærisk elektricitet ikke er energikrævende og det er usandsynligt, at den nogensinde finder praktisk anvendelse som en kilde til elektricitet. Når alt kommer til alt, "afvikles" et månedligt energiforbrug på 140 kWh af elektriske målere kun til belysning af trappeopgangen i en bygning i flere etager.

Er disse resultater nødvendige for moderne elektrikere? Naturligvis er de nødvendige, men kun for ikke at forsøge at håndtere brugen af ​​atmosfærisk elektricitet i industrien og landbruget. Det er økonomisk ulønnsomt og meget farligt. Vi citerer fra et af værkerne fra den amerikanske meteorolog L. Betten: "Mærkeligt nok, lyn, der er en obligatorisk egenskab ved enhver tordenvejr, dræber flere mennesker end noget andet vejrfænomen undtagen for uventede oversvømmelser."

Når man ser lynnedslag, der oplyser store rum, bør enhver sunn person forstå, at denne energi, der spildes hele natten i hans veranda og lejlighed, i sidste ende betales af ham og bør stræbe efter energibesparende lyskilder. Lynets destruktive karakter er forårsaget af den korte varighed af processen ved høj effekt og ligner en eksplosion af husholdningsgas i et hus, hvor der normalt forbruges en masse gas i gasovne. Så en lille gaslækage i en af ​​lejlighederne, der sammen med luften er en eksplosiv blanding, fører til tragedier i hele huset.

Vi bør hylde Ch.P. Steinmets, initiativtageren til en sådan beregning, og for at minde de forberedte læsere om, at han også er forfatteren til en symbolsk metode til beregning af vekselstrømskredsløb. Og det koster meget.

Læs også:Atmosfærisk elektricitet som en ny kilde til alternativ energi