Новейшая книга фактов. Том 3. Физика, химия и техника. История и археология. Разное - Анатолий Кондрашов

Почему для передачи и распределения электрической энергии используют преимущественно переменный ток, а не постоянный?

На заре электроэнергетики, когда маломощные генераторы электрического тока располагались на небольших расстояниях от потребителей (нередко в пределах одного населенного пункта), для передачи электрической энергии успешно использовали постоянный электрический ток. Сторонником использования в этих целях постоянного электрического тока был, например, Томас Алва Эдисон. Со временем потребность в электроэнергии возрастала, ее стали вырабатывать на крупных электростанциях с мощными агрегатами (с ростом мощности снижаются относительные затраты на сооружение электростанций и уменьшается стоимость вырабатываемой электроэнергии). В связи с этим возникла также необходимость передавать электроэнергию на большие расстояния. Однако потери электроэнергии при ее передаче тем ниже, чем выше напряжение электрического тока. Это и обусловило целесообразность применения в линиях электропередачи переменного тока, напряжение которого (в отличие от постоянного тока) легко можно трансформировать почти без потерь мощности.

Во сколько раз удельное электрическое сопротивление медного провода меньше удельного электрического сопротивления угольных щеток, а удельное электрическое сопротивление угольных щеток меньше удельного электрического сопротивления фарфора?

Удельное электрическое сопротивление медного провода равно 0,0000000178 (сто семьдесят восемь десятимиллиардных) ом-метра, угольных щеток – 0,00004 (четыре стотысячных) ом-метра, фарфора – 100 000 000 000 000 (сто триллионов) ом-метров. Таким образом, удельное электрическое сопротивление медного провода меньше удельного электрического сопротивления угольных щеток в 2247 раз, а удельное электрическое сопротивление угольных щеток меньше удельного электрического сопротивления фарфора в 2,5 квинтиллиона (миллиарда миллиардов) раз.

Где и когда загораются огни Эльма?

Огнями Эльма называют электрические разряды в атмосфере в форме светящихся пучков, наблюдаемые иногда на острых концах возвышающихся объектов (башен, мачт, одиноко стоящих деревьев, вершин скал и т. п.). Свое название эти огни получили в Средние века по названию церкви Святого Эльма, на башнях которой они часто возникали. Огни Эльма образуются в моменты, когда напряженность электрического поля в атмосфере у острия достигает величины около 500 вольт на метр и выше. Это чаще всего бывает во время грозы или при ее приближении, а зимой во время метелей.

Какой научный результат Уильяма Гильберта великий Галилей назвал «достойным удивления»?

Английский физик Уильям Гильберт (1544–1603) первым предположил, что Земля является большим магнитом, а ее магнитные полюсы совпадают с географическими. Гильберт изготовил «маленькую Землю» в виде намагниченного железного шара, а затем, обводя поверхность этого шара магнитной стрелкой, исследовал его магнитные свойства и обнаружил, что они соответствуют магнитным свойствам Земли – «большого магнита». На основании этого опыта Гильберт заключил, что с точки зрения магнитного действия Земля отличается от исследованного им железного шара лишь своими размерами. Научное и философское значение этого вывода Галилей назвал «достойным удивления». Гильберт стал первым человеком, осмелившимся сопоставить факт, полученный в стенах лаборатории, с явлением космического порядка. Тем самым он нанес тяжелейший удар тысячелетнему мифу, противопоставлявшему подлунный мир миру небесному. Концепция Гильберта в конечном счете означала, что явления космоса следует изучать теми же методами, которые пригодны для изучения обыденных земных явлений.

В какой жидкости монета способна плавать, а пробка – утонуть?

Такие жидкости называют ферромагнитными, или ферро-жидкостями. Они представляют собой коллоидную систему на основе жидкости (например, воды, керосина или масла), в которой «растворены» мельчайшие частички твердого ферромагнетика (например, железа или никеля). Получившаяся дисперсионная среда «ведет» себя как жидкость, обладающая магнитными свойствами. Приложив к ней вертикально направленное постоянное магнитное поле, можно изменять величину выталкивающей (архимедовой) силы, действующей на погруженное в ферро-жидкость тело. Если вектор напряженности магнитного поля направить вниз, то генерированная в этой жидкости магнитная сила сложится с гравитационной силой (силой тяжести) и ферро-жидкость будет вести себя так, словно ее плотность увеличилась. Как только напряженность магнитного поля достигнет достаточно высокого значения, лежащая на дне сосуда медная монета всплывет, словно она оказалась в жидкости, плотность которой выше плотности меди. Если вектор напряженности магнитного поля направить вверх, то генерированная в жидкости магнитная сила уменьшит действие силы тяжести, и ферро-жидкость будет вести себя так, словно ее плотность снизилась. Когда напряженность магнитного поля достигнет некоторого значения, при котором магнитная сила в жидкости почти уравняется с силой тяжести (ферро-жидкость станет почти «невесомой»), пробка, плавающая на поверхности, утонет.

Сколько в России гидротехнических сооружений и как велика их надежность?

Всего в России около 65 тысяч гидротехнических сооружений. Только в период с 1998 по первый квартал 2002 года включительно на них произошло более 300 аварий. В связи с этим ежегодно подвергалось затоплению около 50 тысяч квадратных километров территории.

Какая страна на первом месте в мире по использованию энергии ветра?

По данным на конец 2002 года, общая мощность ветроэнергетических установок в мире достигла 30 379 мегаватт, чего достаточно для питания электричеством 17 миллионов квартир или односемейных домов. Первое место по использованию энергии ветра удерживает Европа (мощность европейских установок составляет 74 процента от мировой), на втором месте – Северная Америка (16,2 процента), третье место – у Азии (8,1 процента). Мировой рекорд по использованию энергии ветра держит Германия: на конец 2002 года там работало 13 759 ветроэнергетических установок общей мощностью более 12 000 мегаватт.

За что присуждается премия «Глобальная энергия»?

Мировое потребление энергии стремительно растет, и даже в развитых странах уже ощущается ее нехватка. Одной из насущных задач современной цивилизации стали разработка и внедрение передовых методов добычи энергетических ресурсов, создание технологий, позволяющих снизить потребление электричества и горючего. Безопасная и доступная всем энергия – основа стабильности мира и достойного будущего для людей нашей планеты. Именно поэтому по инициативе лауреата Нобелевской премии академика Жореса Ивановича Алферова в нашей стране была учреждена Международная энергетическая премия «Глобальная энергия». Об учреждении премии Президент России Владимир Владимирович Путин объявил 11 ноября 2002 года на саммите глав государств России и Евросоюза. «Глобальная энергия» – первая международная персональная премия, которая ежегодно будет присуждаться ученым за выдающиеся открытия, изобретения и разработки в области энергетики. При присуждении премии безусловное предпочтение отдается работам, приносящим пользу всему человечеству. Премия «Глобальная энергия», по мнению ее инициаторов, будет стоять в одном ряду с наиболее авторитетными научными наградами. Она станет серьезным вкладом России в мировой научно-технический прогресс и послужит стимулом для научных исследований в одной из основных отраслей техники – энергетике.

Какие «черные камни» жгли, к удивлению Марко Поло, китайцы вместо дров?

Во время своего пребывания в Китае итальянский путешественник Марко Поло (около 1254–1324) сделал удивительное открытие: для получения тепла китайцы широко использовали каменный уголь. Вот как Марко Поло описал это: «По всей стране Катай есть черные камни; выкапывают их в горах как руду, и горят они как дрова. Огонь от них сильнее, нежели от дров. Если вечером, скажу вам, развести хорошенько огонь, он продержится всю ночь, до утра. Жгут эти камни, знайте, по всей стране Катай. Дров у них много, но жгут они камни, потому что и дешевле, да и деревья сберегаются». В Европе каменный уголь получил широкое применение лишь в середине XIX века, хотя известен был с древнейших времен.

Как велика доля ядерной энергетики в производстве электроэнергии?

На долю ядерной энергетики в общем производстве электроэнергии приходится: в Литве – 85 процентов; во Франции – 76,1 процента; в Бельгии – 55,5 процента; в Швеции и Болгарии – по 46,5 процента; в Словакии, Швейцарии, Словении, Южной Корее, Испании, Финляндии, Германии и на Украине – более одной трети; в США – 22,5 процента; в России – 11,8 процента. В России доля электроэнергии от АЭС составляет: в Центральном районе (включая Москву) – более 17 процентов, на Северо-Западе – около 50 процентов, на северо-западе Чукотского автономного округа – 60 процентов, на Кольском полуострове – 70 процентов, в Центрально-Черноземном районе – 80 процентов. Доля поставки электроэнергии АЭС на федеральный оптовый рынок энергии достигает 37 процентов, столько же идет на экспорт.