Jon

Солнце, - как источник энергии

jon-3@newsletter.paragraph.com (Jon) — Sat, 12 Aug 2023 20:50:58 GMT

Важным источником энергии может стать Солнце. Очень большие перспективы откроются перед человечеством, если оно научится превращать солнечную энергию в электрическую с достаточно большим кпд. Солнце ежесекундно посылает на Землю 4х1013 (то есть 40 триллионов) больших кал/с. Большая часть этой энергии, правда, рассеивается и отчасти поглощается атмосферой, в частности облаками. В среднем за год до поверхности доходит всего лишь 30% этой энергии, в южных широтах - больше, в северных - меньше. Одной десятой доли ее было бы достаточно для того, чтобы получить электрической энергии в несколько тысяч раз больше, чем сейчас. Излучение солнца в наши дни занимает в балансе энергетиков такое же положение, как нефть в середине прошлого века, когда преобладали уголь, торф, дрова. Однако уже сегодня ток, вырабатываемый солнцем, имеет практическое значение. Кремниевые пластинки преобразуют солнечный свет в электроэнергию. Специалисты убеждены, что к 2060 году доля энергии солнца на мировом энергетическом рынке превысит 50%. Уже имеются солнечные электростанции в США. На вершинах Гималаев солнечные батареи заряжают никель-кадмиевые аккумуляторы альпинистов. В пустынях Египта они питают ирригационные насосы, а в отдаленных районах Австралии - электрические ограждения для овец. В домах японских крестьян греют воду и дают электроток. Солнечные печи для подогрева воды используются в среднеазиатских странах. До недавнего времени из-за высокой стоимости солнечных элементов они применялись либо в космонавтике, либо в местностях, отдаленных от линий электропередач, либо в особых видах изделий, где затраты энергии минимальны. Цена на эти элементы быстро снижается - заслуга химиков, разработавших новые способы получения кремниевых солнечных элементов. Вполне вероятно, что для наших квартир и производственных помещений в ближайшем будущем не понадобится столько тепла. Ведется разработка нового строительного материала, призванного обеспечить 50% экономии тепловой энергии при обогреве зданий. Важнейшее свойство нового материала заключается в том, что он пропускает солнечный свет, но задерживает тепло. Стены зданий, покрытые прозрачными панелями из этого материала, обогреваются солнечной энергией. При этом не происходит обратной отдачи тепла. Путь накопленной тепловой энергии открыт только внутрь здания. Даже в холодное время Солнце будет поставлять значительную часть тепла, необходимую для обогрева здания. В бывшем Советском Союзе возведено несколько опытных "солнечных" домов. Среди них жилые здания, колхозные фермы и санаторий, котельные, павильон большого телескопа. В Крыму работает первая советская солнечная электростанция мощностью 5 МВт. А в 1990 году в Средней Азии начато строительство солнечно-тепловой станции, мощность которой в 20 раз превысит возможности Крымской СЭС-5. Появляются высокотемпературные солнечные печи (в филиале Всесоюзного института источников тока в Армении, в Физико-техническом институте АН УЗССР). Печи применяются для получения различных материалов, в том числе полупроводников, огнеупоров и композитов, для горячей обработки металлических изделий и порошковой металлургии. В мире накоплен богатый опыт эксплуатации установок для производства биогаза. В них солнечные лучи нагревают отходы животноводства и жизнедеятельности городов, в результате выделяется горючий газ. Одна из таких установок строится в Целинограде. По решению совета президентов академий наук республик Средней Азии и Казахстана создан комплексный план использования солнечной энергии в сельском хозяйстве и для теплоснабжения отдельных зданий и промышленных объектов. В научно-производственном объединении "Солнце" при АН Туркменской ССР разработана техническая документация на строительство солнечных установок для сушки и охлаждения сельхозпродуктов, добычи и опреснения воды, комплекса автономного обслуживания чабанских домиков, душевых и отопительных систем жилых домов, ферм и т. п. Большое внимание использованию солнечной энергии уделяется в Азербайджане. Планируется заменить многочисленные мелкие и средние котельные, подающие горячую воду как в жилые дома, так и на предприятия, гелиоустановками. Уже существует около 50 таких систем. В республике создано специальное проектно-монтажное объединение "Азсантехгелиомонтаж", которое призвано заниматься проектированием, производством и установкой гелиосистем. В ближайшее время должно работать 250 тыс. м2 солнечных батарей. Применение гелиосистем будет важным вкладом в дело охраны природы. При жарком климате Закавказья население задыхается от выбросов в атмосферу продуктов переработки нефти и угля. В последние годы в Венгрии, Франции, Швейцарии и других странах стали все чаще применять простые установки, использующие энергию солнца, для сушки сена. Примитивные, на первый взгляд, сооружения пришлись по душе многим, так как сушат сено без затрат топлива. Главная часть установок - гибкий рукав из черной полиэтиленовой пленки толщиной 0,2 ... 0,3 мм. Длина такого улавливающего солнечную энергию рукава, укладываемого прямо на землю, может быть 200 ... 300 м, диаметр около 2 м. На одном его конце устанавливают воздухозаборный вентилятор, а другой конец подводят к сараю или навесу для сушки, или к стогу сена, под которым заранее прокладывают вентиляционные каналы. В солнечные дни воздух внутри полиэтиленовой трубы быстро нагревается, и его температура оказывается в среднем на 10°С выше, чем снаружи. В солнечную погоду, пользуясь таким рукавообразным коллектором, всего за четыре-пять дней влажность сена снижают с 50 до 17 %. Солнечная энергия является важным альтернативным источником энергии для транспорта. Попытки использовать ее уже предпринимаются. Американский инженер Д. Дьюпан создал мотоцикл на солнечных батареях и успешно им пользуется. Еще более впечатляющим получился "солнцемобиль" трех австралийцев - братьев Гэри и Лэрри Перкинсов и Ганса Толстрюпа, названный ими хоть и длинно, но точно: "Тише едешь - дальше будешь". Название это вполне оправдалось при первом же серьезном испытании: солнечный тихоход (его средняя скорость не превышает 25 км/ч) за 20 дней преодолел путь через всю Австралию от побережья Индийского океана до Тихого (то есть более 4 тыс. км!). Традиционное возражение против солнечной энергетики - рассеянность. К сожалению, немного падает ее на единицу земной поверхности. Значит, солнечные электростанции большой мощности должны занимать значительные территории. Правда, в отличие от ГЭС под солнечные электростанции можно было бы использовать каменистые, пустынные, бросовые, неиспользуемые территории. И, что очень важно, солнечная энергетика абсолютно безвредна и дает гарантию избавления человечества от энергетического голода. Пока сияет наше извечное светило, исчерпаемость "запасов" солнечной энергетике не грозит. В научной фантастике часто встречается такая идея: огромные космические платформы улавливают энергию солнца, а затем передают ее на Землю. Идея эта весьма заманчива, и заинтересовала она сегодня не только писателей-фантастов, но и ученых. Солнечные космические электростанции (СКЭС) считают одним из перспективных путей решения наших земных энергетических проблем. Идея таких станций сформулирована давно. За прошедшее время она глубоко и всесторонне проработана учеными и инженерами многих стран. Было предложено много различных вариантов солнечных космических электростанций. Есть и общие, главные черты, имеющие принципиальный характер. В частности, в качестве наиболее подходящей орбиты выбрана геостационарная. Это круговая орбита в экваториальной плоскости Земли, удаленная от ее поверхности на расстояние около 36 тыс. км. Угловая скорость движения спутника по этой орбите равна угловой скорости вращения Земли. Поэтому он неподвижно "зависает" над определенной точкой нашей планеты. Сегодня эта орбита успешно используется, например, для размещения спутников связи (ретрансляторов) типа "Экран". Важно, что за счет естественного наклона экваториальной плоскости Земли к плоскости эклиптики (с углом 23,5°) станция будет практически непрерывно освещена Солнцем. Лишь на короткое время (вблизи дней весеннего и осеннего равноденствия и с продолжительностью менее 1 % от общей продолжительности года) энергетический спутник попадет в тень Земли. Установлено, что экономически оптимальная мощность солнечной космической электростанции лежит в пределах 5 ... 10 млн кВт. Для сравнения: мощности Братской и Красноярской ГЭС равны соответственно 4 и 6 млн кВт. Чтобы получить на орбите мощность в 5 млн кВт, необходимо иметь общую площадь солнечных коллекторов порядка 50 км2 . Как же электрическую энергию, полученную на геостационарной орбите, передать на поверхность Земли? В принципе, таким же способом, каким сегодня передается информация с геостационарных спутников связи, то есть хорошо сфокусированным электромагнитным излучением в диапазоне сверхвысоких частот (СВЧ). Электромагнитное излучение с длиной волн 10 ... 12 см легко проходит через толщу атмосферы. Ему не страшны ни облачный покров, ни даже сравнительно интенсивные осадки. КПД передачи энергии из космоса на поверхность Земли будет близким к единице, если диаметр передающей антенны выбрать равным 1 км, а наземной приемной системы - порядка 7 ... 12 км. Передающая антенна станции должна содержать большое число генераторов СВЧ-энергии с единичной мощностью от сотен ватт до нескольких десятков киловатт. Специальный наземный комплекс осуществит обратное преобразование энергии подающего СВЧ-пучка в энергию постоянного или переменного тока. А как же эти гигантские сооружения доставить в космос? Ведь масса космической электростанции оценивается в 50 ... 100 тыс. т. Потребуются экономичные транспортные ракеты с большой грузоподъемностью, скажем, в 200 ... 500 т. Все основные материалы можно доставлять в космос в виде заготовок в упакованном виде. В определенном смысле космос - идеальное место для создания больших инженерных сооружений. Именно здесь не проявляется сила тяжести, отсутствуют ветровые нагрузки, нет коррозии. Несколько автоматических модулей, используя доставленные заготовки, смогут создать все необходимые инженерные конструкции. И только на заключительной стадии потребуется сравнительно небольшое количество ручного труда космонавтов. Ученые считают, что промышленные станции в космосе реальны в скором времени, когда стоимость их энергии сможет стать ниже прогнозируемой стоимости от других источников.

Что такое первая и вторая космические скорости?

jon-3@newsletter.paragraph.com (Jon) — Mon, 19 Jun 2023 02:07:54 GMT

Первая космическая скорость - это минимальная скорость, которую объект должен иметь, чтобы преодолеть гравитационное притяжение Земли и достичь космической орбиты без дополнительных тормозных маневров. Она составляет около 7,9 километра в секунду (км/с) или около 28 000 километров в час. Когда объект, такой как ракета или космический корабль, достигает первой космической скорости, он может войти на орбиту вокруг Земли и продолжать двигаться по инерции, без использования дополнительных двигателей.

Вторая космическая скорость - это скорость, которая позволяет объекту преодолеть гравитационное притяжение Земли полностью и покинуть ее. Она составляет около 11,2 км/с или около 40 270 км/ч. Когда объект достигает второй космической скорости, он обладает достаточной кинетической энергией, чтобы преодолеть гравитационное воздействие Земли и продолжить свое движение в космическое пространство, например, на орбиту другой планеты или космическое путешествие.

Первая и вторая космические скорости являются важными понятиями в аэрокосмической инженерии, так как определение и достижение правильной скорости влияет на планирование и выполнение космических миссий.

Когда люди начали есть сыр?

jon-3@newsletter.paragraph.com (Jon) — Wed, 03 May 2023 03:02:16 GMT

Сыр является одним из самых древних продуктов питания, и его происхождение связано с началом домашнего животноводства. Первые упоминания о сыре относятся к 5500 году до нашей эры и связаны с античными цивилизациями в Месопотамии, которые производили сыр из козьего и овечьего молока.

Существуют также доказательства того, что сыр был изготовлен еще в древнем Египте около 4000 года до нашей эры. Изображения сыра были найдены на стенах древних египетских гробниц, а также упоминаются в писаниях иероглифов.

В различных регионах мира существуют свои традиции и методы производства сыра. В Европе, например, сыр начали производить более 2000 лет назад, и многие виды сыра, которые мы знаем сегодня, были изобретены в различных регионах Европы.

Таким образом, существует много доказательств того, что сыр был изобретен и употреблялся людьми в течение тысячелетий, и он по-прежнему является одним из самых популярных продуктов питания во всем мире.

Как снизить сопротивление воды?

jon-3@newsletter.paragraph.com (Jon) — Tue, 04 Apr 2023 02:47:16 GMT

Сопротивление воды может быть снижено различными способами, в зависимости от конкретной ситуации. Вот несколько возможных способов:

Изменение формы объекта. Чтобы снизить сопротивление воды, можно изменить форму объекта, чтобы сделать его более гладким и стримлайнером. Это может быть достигнуто путем использования изгибов, сужений и других техник дизайна.
Уменьшение площади поперечного сечения. Уменьшение площади поперечного сечения объекта, двигающегося через воду, также может снизить его сопротивление воды. Это может быть достигнуто путем изменения размера или формы объекта.
Использование гладких поверхностей. Гладкие поверхности могут снизить сопротивление воды, поскольку они создают меньше турбулентности. Это может быть достигнуто путем использования специальных покрытий или материалов, которые уменьшают трение.
Использование водоизмещающей формы. Некоторые объекты, такие как корабли, могут быть спроектированы с использованием водоизмещающей формы, которая позволяет им двигаться через воду с меньшим сопротивлением. Это может быть достигнуто путем увеличения размера корпуса и создания килевидной формы.
Использование технологических решений. Некоторые технологические решения, такие как использование вихревых генераторов или пузырьковых экранов, могут помочь снизить сопротивление воды при движении объектов через воду. Однако такие решения могут быть дорогими и сложными в установке.