สายฟ้าราคาเท่าไหร่?

ครั้งหนึ่งในร้านหนังสือมือสองฉันเจอหนังสือโดย I. Perelman“ Entertain Physics” ในปี 1924 ฉบับ พิมพ์บนกระดาษสีน้ำตาล (และกระดาษดีมาจากที่ไหนหลังจากสงครามกลางเมือง) มันมีคำบรรยาย - "ความขัดแย้ง, ปริศนา, งาน, การทดลอง, คำถามที่ซับซ้อนและเรื่องราวจากสาขาฟิสิกส์" คำบรรยายในรุ่นที่ตามมาจากวัยเด็กของหนังสือที่รู้จักกันดีด้วยเหตุผลบางอย่างได้หายไป เพียงเพื่อความอยากรู้อยากเห็นฉันต้องการค้นหาสิ่งที่เปลี่ยนแปลงในหนังสือในช่วง 75 ปีที่ผ่านมา หลังจากนั้นที่บ้านฉันมีหนังสือรุ่นเด็กนักเรียนที่เป็นที่รู้จักอย่างกว้างขวางยี่สิบสองเล่ม แต่วิทยาศาสตร์และเทคโนโลยีในช่วงเวลานี้ไม่ได้นิ่ง

ความสนใจของฉันใน Ya.I. Perelman ได้รับความร้อนแรงจากหนังสือที่ตีพิมพ์เมื่อเร็ว ๆ นี้ของ G.I. Mishkevich เกี่ยวกับชีวิตและการทำงานของนักวิทยาศาสตร์ยอดนิยมที่มีชื่อเสียง “ นักร้องคณิตศาสตร์กวีแห่งดาราศาสตร์กวีแห่งดาราศาสตร์” เป็นที่ต้องการอย่างกว้างขวางในประเทศไม่นานมานี้เกษตรกรรมและย้อนหลังและเพิ่งเริ่มเดินทางสู่ประเทศที่ก้าวหน้าและมีวัฒนธรรมของโลก และบทบาทของ Perelman ในการพัฒนาครั้งนี้ยังห่างไกลจากหน้าสุดท้าย ในหนังสือของเขาความสนุกสนานไหวพริบความเชื่อมั่นทางวิทยาศาสตร์และแม้แต่ความสง่างามแม้ในวัยเรียนของเขาได้ช่วยคนที่มีความสามารถมากที่สุดของคนรุ่นใหม่ให้เลือกเส้นทางชีวิตในอนาคตในการรับใช้วิทยาศาสตร์

ในหนังสือชีวประวัติมันถูกบันทึกไว้อย่างใดเมื่อผ่านไปว่า Ya.I. Perelman ในปี 1916 ทำงานในที่ประชุมพิเศษของรัฐบาลรัสเซียเกี่ยวกับเชื้อเพลิงและ“ ในการเชื่อมต่อกับสภาพความร้อนของไม้ร้อนใน Petrograd” เขาเสนอให้เปลี่ยนเป็นฤดูร้อนเป็นครั้งแรกในประเทศของเรา ความจริงที่ว่าด้วยการใช้เข็มนาฬิกาเพื่อประหยัดพลังงานไฟฟ้าในการให้แสงสว่างนั้นเป็นที่ทราบกันมานานสำหรับทุกคน แต่ฟืนช่วยชีวิตฉันก็ไม่เข้าใจ

ความจริงเรื่องนี้ทำให้ฉันสนใจมากจนฉันตัดสินใจถามผู้เขียนหนังสือชีวประวัติเกี่ยวกับมัน ยิ่งไปกว่านั้นในหนึ่งในเรื่องราวของหนังสือที่ฉันซื้อเมื่อคำนวณการใช้พลังงานสำหรับการปล่อยฟ้าผ่าข้อมูลระหว่าง Perelman และรุ่นถัด ๆ มาที่ปล่อยออกมาหลังจากการตายของ popularizer นั้นแตกต่างกันเกือบร้อยเท่า!

จดหมายถูกส่งไปและคำตอบมาและวางทุกอย่างไว้ในที่ของมัน สำหรับการบันทึกฟืนคำอธิบายนั้นชัดเจนมาก - ระหว่างฟืนสงครามโลกครั้งที่หนึ่งถูกเผาไหม้เป็นเชื้อเพลิงในโรงต้มน้ำของเซนต์ปีเตอร์สเบิร์ก นั่นคือเหตุผลว่าทำไมในช่วงปีแรก ๆ ของการใช้อำนาจของสหภาพโซเวียตการค้นหาเริ่มขึ้นสำหรับเชื้อเพลิงชนิดใหม่สำหรับใช้ในการสร้างกระแสไฟฟ้าให้กับประเทศ (แผน GOELRO) จากนั้นพวกเขาก็ให้ความสนใจกับพีท

เกี่ยวกับความไม่สอดคล้องกันของการคำนวณฉันจะอนุญาตให้คุณอ้างอิงจากจดหมายของ G.I. Mishkevich ที่เขียนถึงฉัน: "หนังสือทุกเล่มของเขาที่ออกมาหลังจากการตายของ Ya.I. Perelman ได้รับการสนับสนุนจากบรรณาธิการและสำนักพิมพ์ที่ไร้ความรับผิดชอบทุกประเภท" เน้นโดยผู้เขียนจดหมาย เราเพิ่มเฉพาะที่ "หมอแห่งความบันเทิงวิทยาศาสตร์" เสียชีวิตเมื่อวันที่ 16 มีนาคม 1942 จากความหิวโหยในการปิดล้อมเลนินกราด

แต่ฉันต้องการคิดคำถาม "สายฟ้าราคาเท่าไหร่?" สำหรับนี่คือชื่อของหนึ่งในบทในหนังสือ Perelman

การศึกษาครั้งแรกของฟ้าผ่าอย่างรุนแรงถูกนำโดยเบนจามินชาวอเมริกันผู้ยิ่งใหญ่ด้วยเหตุผลบางอย่างที่ถือว่าเป็นหนึ่งในประธานาธิบดีสหรัฐในประเทศของเรา เขาไม่ได้ แต่เขาทำให้ชื่อของเขาเป็นอมตะโดยการพิสูจน์ลักษณะไฟฟ้าของพายุฝนฟ้าคะนอง

งั้นมันก็ไม่ง่ายเลยที่จะทำ ไม่มีตึกระฟ้าเครื่องบินและแม้แต่บอลลูนก็ไม่ได้คิดค้น และต้องได้รับกระแสไฟฟ้าจากสวรรค์ในมือเพื่อการทดลอง อันที่จริงในตัวเก็บประจุไฟฟ้าครั้งแรกของเวลานั้นธนาคารไลเดนหนึ่งในสองแผ่นของมันคือมือของผู้ทดลอง

ด้วยการใช้ของเล่นของเด็กที่ชื่อว่าว่าวผู้ทดลองได้นำตัวนำเข้าสู่ฟ้าร้องซึ่งชาร์จขวด Leyden แล้วเปรียบเทียบกับขวดเดียวกันที่ชาร์จด้วยเครื่องใช้ไฟฟ้า

พฤติกรรมของกระป๋องเหมือนกัน ไม่ต้องสงสัยเลยว่า: ฟ้าผ่าเป็นไฟฟ้าในธรรมชาติ เขายังระบุด้วยซ้ำว่าเมฆส่วนใหญ่มีประจุไฟฟ้าลบ การทดลองของแฟรงคลินนั้นอันตรายมาก แต่นอกเหนือจากข้อมูลทางวิทยาศาสตร์ที่น่าสนใจมากแล้วยังนำไปสู่การคิดค้นสายล่อฟ้า

ชาวอเมริกันอีกคนหนึ่งคือ Charles Proteus Steinmets (1865-1923) ถือเป็นหนึ่งในผู้ก่อตั้งหลักของวิทยาศาสตร์วิศวกรรมไฟฟ้า ในช่วงปีสุดท้ายของชีวิตเขาอุทิศตัวให้กับการส่งพลังงานไปยังระยะไกลโดยใช้ไฟฟ้าแรงสูง

เพื่อแก้ปัญหาการแยกระบบแรงดันสูงเขาต้องการเครื่องกำเนิดสัญญาณชีพจรแรงดันสูง สิ่งนี้สร้างโดยเขา เครื่องกำเนิดไฟฟ้านี้สามารถสร้างฟ้าผ่าเทียมที่มีศักยภาพ 120 กิโลโวลต์ อย่างไรก็ตามมีวิธีการทางวิทยาศาสตร์ที่เรียกว่าการคาดการณ์ซึ่งช่วยให้คุณสามารถสรุปข้อสังเกตจากการสังเกตในเงื่อนไขบางอย่างกับปรากฏการณ์ที่คล้ายกันในคนอื่น ๆ แม้ว่าวิธีนี้จะห่างไกลจากความสมบูรณ์แบบ แต่มักจะไม่มีอะไรสามารถนำมาใช้กับวิทยาศาสตร์

ในสหรัฐอเมริกาวิธีการ monetarist มักใช้เพื่อประเมินทุกสิ่ง “ คุณดูเหมือนพันดอลลาร์” เจ้านายบอกเลขานุการของเขา นักเปียโนรับประกันนิ้วของเขาเป็นเงินหนึ่งล้านเหรียญ และการประเมินความสามารถของนักฟุตบอลในหน่วยดอลลาร์นั้นเป็นที่รู้กันมานานแล้วสำหรับแฟน ๆ ของเรา เพื่อความชัดเจนในการประเมินการปลดปล่อยฟ้าผ่า Ya.I. Perelman ใช้วิธีการที่มีประสิทธิภาพมากซึ่งคิดค้นขึ้นในโลกใหม่

เราอ่านข้อมูลเริ่มต้นจาก Ya I. Perelman:“ นี่คือการคำนวณ (ซึ่งเราเป็นหนี้ Steinmets วิศวกรไฟฟ้าที่เสียชีวิตเมื่อเร็ว ๆ นี้) แรงดันไฟฟ้าระหว่างการปล่อยฟ้าผ่านั้นถูกกำหนดไว้ที่ประมาณ 5 ล้านโวลต์ ปัจจุบันประมาณ 10,000 แอมป์ "

โดยหลักการแล้วการรู้แรงดันและความแข็งแรงของการติดตั้งใด ๆ มันเป็นเรื่องง่ายที่จะคำนวณพลังงานโดยการคูณข้อมูลนี้ การคูณพลังงานตามเวลาที่ใช้เราได้รับการใช้พลังงาน ทั้งหมดนี้เป็นจริงสำหรับฟ้าผ่า แต่แฟลชของประกายไฟฟ้าขนาดยักษ์นี้จะอยู่ได้นานแค่ไหน? สามารถวัดเวลานี้ได้หรือไม่?

มันกลับกลายเป็นไม่ยาก นักฟิสิกส์ชาวอังกฤษ C. Wheatstone เสนอให้ใช้ดิสก์หมุนอย่างรวดเร็วเพื่อจุดประสงค์นี้ แต่ด้วยความเร็วที่กำหนดไว้ล่วงหน้า แฟลชจากฟ้าผ่าที่ส่องดิสก์นี้ไปครู่หนึ่งจะบันทึกว่าดิสก์นี้เลื่อนไปกี่องศา การรู้จำนวนการปฏิวัติของดิสก์ทำให้การแปลงเวลาทำได้ไม่ยากแม้ว่าการปล่อยฟ้าผ่าจะใช้เวลาเพียงหนึ่งในพันวินาทีเท่านั้น

เป็นการยากยิ่งที่จะได้รับค่าพารามิเตอร์ทางไฟฟ้าของฟ้าผ่า ท้ายที่สุดแล้วเสียงฟ้าร้องสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นตัวเก็บประจุที่มีประจุ แต่เมื่อถูกปล่อยกระแสไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าจะเปลี่ยนไปตามระยะเวลานั่นคือฟังก์ชันของเลขชี้กำลัง

บรรณาธิการ Perelman ให้ข้อมูลอื่น ๆ กระแสฟ้าผ่าสูงสุดของพวกเขาคือ 200,000 แอมแปร์และมีศักยภาพคือ 50 ล้านโวลต์ พวกเขาแบ่งกำลังที่เกิดขึ้นครึ่งหนึ่งเพื่ออธิบายการใช้งานนี้ของพวกเขาเพื่อคำนวณศักยภาพเฉลี่ย การใช้ในการคำนวณของพวกเขาด้วยเหตุผลบางอย่างของกระแสสูงสุดและโอกาสในการขายที่นำไปสู่การคำนวณอย่างไม่ถูกต้องนั้นเป็นผลลัพธ์ที่ไม่ถูกต้อง ดังนั้นพลังงานที่คำนวณได้ตาม Steinmets ไม่สามารถยอมรับได้เนื่องจากข้อมูลที่ไม่รู้จักนำมาจากที่ใดก็ได้และผลลัพธ์ที่ได้จากการแก้ไขไม่ถูกต้อง เป็นไปได้หรือไม่ที่จะคำนวณพลังงานที่ใช้โดยฟ้าผ่าโดยไม่ต้องหันไปใช้พารามิเตอร์ที่เปลี่ยนแปลง มันจะเป็นไปได้

ในหนังสือของนักวิจัยดีเด่นแห่งสายฟ้าแลบบี Schonland มีการรายงานพารามิเตอร์อื่น - ปริมาณไฟฟ้าที่ใช้โดยสายฟ้าผ่าในระหว่างที่มีการปล่อย “ ในแต่ละสโตรก (สายฟ้า) ค่าใช้จ่ายของจี้ 2 ถึง 10 มักจะทำให้เป็นกลาง” การคำนวณสำหรับพารามิเตอร์นี้ง่ายขึ้นเพราะ จี้หนึ่งอันนั้นไม่มีอะไรนอกจากแอมป์วินาที พารามิเตอร์อื่น - แรงดันไฟฟ้าของสายฟ้าที่นักวิทยาศาสตร์กำลังคำนวณเพราะมันยังไม่สามารถวัดได้ อ้างอิงจากส Schonland, "มันเป็นที่คาดกันว่าแรงดันไฟฟ้านี้อย่างน้อย 100 ล้านโวลต์"

ลองคำนวณหาอันนี้กันให้เราสมมติว่าปริมาณไฟฟ้าที่ใช้เมื่อปล่อยสายฟ้าธรรมดานั้นคือ 5 คูลอมบ์ (นี่คือกากบาทระหว่าง 2 ถึง 10) จากนั้นเมื่อเราคูณคูลอมบ์ด้วยโวลต์เราจะได้ 500 ล้านวัตต์วินาทีหรือ 140 กิโลวัตต์ชั่วโมง และด้วยอัตราค่าไฟฟ้าเฉลี่ยในรัสเซียที่ 2 รูเบิลต่อกิโลวัตต์ชั่วโมงค่าใช้จ่ายในรูเบิลจะเท่ากับ 280 รูเบิล สำหรับปรากฏการณ์ที่น่ากลัวเช่นนี้ปริมาณที่น้อยมาก โปรดทราบว่าการคำนวณ C. Steinmets และบรรณาธิการของ Perelman เมื่อถ่ายโอนไปยังอัตราค่าไฟฟ้าที่ทันสมัยให้ผลลัพธ์ 30 และ 2,800 รูเบิลตามลำดับ ผลลัพธ์ของเราใกล้เคียงกับผลลัพธ์ของ Steinmets แต่ก็ยังแตกต่างจากลำดับความสำคัญคือ 10 ครั้ง! ในเรื่องอื่น ๆ สิ่งนี้สามารถอธิบายได้อย่างง่ายดายจากข้อเท็จจริงที่ว่านักวิทยาศาสตร์ต่อมาประเมินศักยภาพของคลาวด์ไม่ได้ที่ 5 ล้านโวลต์ แต่ที่ 100 ล้านโวลต์และเราเอาประจุของคลาวด์มาจากเพดาน

ต้องยอมรับว่าการคำนวณของเราไม่มีคุณค่าทางวิทยาศาสตร์ พวกเขาแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนว่าปรากฏการณ์ที่น่าเกรงขามเช่นกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศนั้นไม่ได้ใช้พลังงานมากและไม่น่าจะพบการใช้งานจริงในฐานะที่เป็นแหล่งพลังงาน หลังจากทั้งหมดการใช้พลังงานรายเดือน 140 kWh คือ "แผล" โดยเมตรไฟฟ้าเท่านั้นสำหรับไฟบันไดของอาคารหลายชั้น

ผลลัพธ์เหล่านี้จำเป็นสำหรับช่างไฟฟ้าสมัยใหม่หรือไม่? แน่นอนว่ามีความจำเป็น แต่เพื่อไม่ให้พยายามจัดการกับการใช้ไฟฟ้าในบรรยากาศในอุตสาหกรรมและการเกษตร เป็นประโยชน์ทางเศรษฐกิจและอันตรายมาก เราเสนอราคาจากหนึ่งในผลงานของนักอุตุนิยมวิทยาชาวอเมริกัน L. Betten:“ ผิดปกติมากพอแล้วฟ้าผ่าซึ่งเป็นคุณสมบัติของพายุฝนฟ้าคะนองฆ่าผู้คนมากกว่าปรากฏการณ์สภาพอากาศอื่นยกเว้นน้ำท่วมที่ไม่คาดคิด”

ผู้ที่มีเหตุผลควรเข้าใจว่าพลังงานนี้สูญเปล่าไปทั้งคืนในมุขและอพาร์ทเมนต์ของเขาในที่สุดเขาก็จ่ายเงินให้เขาและควรพยายามหาแหล่งกำเนิดแสงเพื่อการประหยัดพลังงาน ลักษณะการทำลายล้างของฟ้าผ่าเกิดจากช่วงเวลาสั้น ๆ ของกระบวนการที่ใช้พลังงานสูงและมีลักษณะคล้ายกับการระเบิดของก๊าซในบ้านในบ้านที่มักจะใช้ก๊าซจำนวนมากในเตาแก๊ส ดังนั้นการรั่วไหลของก๊าซเล็ก ๆ ในอพาร์ทเมนท์หนึ่งซึ่งรวมกับอากาศเป็นส่วนผสมที่ระเบิดได้นำไปสู่โศกนาฏกรรมในบ้านทั้งหมด

เราควรจ่ายส่วยให้ Ch.P. Steinmets ผู้ริเริ่มการคำนวณดังกล่าวและเพื่อเตือนผู้อ่านที่เตรียมว่าเขาก็เป็นผู้เขียนวิธีการเชิงสัญลักษณ์สำหรับการคำนวณวงจรไฟฟ้ากระแสสลับ และมีค่าใช้จ่ายมาก

อ่านเพิ่มเติม:กระแสไฟฟ้าบรรยากาศเป็นแหล่งพลังงานทางเลือกใหม่