Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

56. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И КОМИССИЯ РАЗВИТИЯ

(Эта ситуация полностью надуманная, хотя некоторые ее задачи могут возникнуть реально, и тогда может быть использована одна из описанных здесь схем.)

Предположим, что

I) некая важная административная комиссия, которая рассматривает способы использования солнечной энергии, пригласила вас в качестве советника;

II) в силу некоторой серьезной необходимости желательно разработать такие схемы, которые были бы осуществимыми, даже если бы они были и не эффективными и требовали огромных сумм денег для исследований и разработок;

III) могут быть созданы технические устройства, использующие тепло воды и т. д., согретых солнечным светом;

IV) комиссия получила от большого числа людей предложения и объяснительные записки. Вас просят критически рассмотреть их и сделать замечания, используя ваши научные знания.

(Конечно, в реальной жизни ваше первое замечание может быть таким: «Могу ли я посмотреть записи экспериментов», или «Я должен сам делать некоторые эксперименты», или «Я думаю проконсультироваться со специалистами в этой области». Однако при оценке предложений вы должны просто найти конкретную ошибку, или одобрить, или сообщить основную причину сомнения.)

Для простоты вы можете в дальнейшем предполагать, что те положения, которые выделены курсивом, правильны и не нуждаются в критике.

1) У каждого предложения поставьте значок, говорящий о том, как вы смотрите на предложение: как на хорошее, сомнительное или плохое.

Пользуйтесь следующими значками:

ОК = вероятно, хорошее или заслуживающее проверки;

? = сомнительное;

х = ложное, вводящее в заблуждение, вероятно, чепуха.

2) Дайте краткое обоснование (скажем, от 1 до 5 строк) вашему замечанию. (Ценность вашего ответа будет определяться его обоснованием.)

СХЕМАА. ОГРОМНЫЙ ПЛОСКИЙ РЕЗЕРВУАР С АЛЮМИНИЕВОЙ КРЫШКОЙ, УСТАНОВЛЕННЫЙ ПОД ОТКРЫТЫМ НЕБОМ И НАПОЛНЕННЫЙ ВОДОЙ, БУДЕТ СОБИРАТЬ ТЕПЛО, КОТОРОЕ МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНО В ДАЛЬНЕЙШЕМ

Предложение А1. «Покрасьте крышку резервуара в черный цвет.»

Предложение А2. «Это правильно, что черная краска полезна, но та же масса краски поглотит столько же тепла, если она останется в банке. Вместо раскрашивания поставьте на крышку резервуара открытую банку с черной краской.»

Предложение A3. «Корпорация предлагает свою особую краску № 477В, которая в 10 раз лучше, чем черная, притягивает тепло к поверхности. Покрасьте ею поверхность.»

Предложение А4. «Замените воду в баке такой же массой твердого алюминия, и вы накопите в 5 раз больше тепла.» (Алюминий имеет удельную теплоемкость 0,2, так что можно ожидать увеличения температуры в 5 раз по сравнению с водой.)

Предложение А5. Алюминий выделяет тепло, если его поместить в серную кислоту, превращаясь в сульфатное соединение. Помажьте крышку равномерно кислотой.

Предложение А6. Некоторое количество тепла, собранное резервуаром, должно быть использовано для приведения в действие электрического генератора с тем, чтобы зарядить батареи, от которых будут питаться лампы, освещающие резервуар в облачные дни.

СХЕМАВ. РАСТУЩИЕ ДЕРЕВЬЯ. «На месте резервуара вырастите на той же площади деревья, спилите их, высушите и сожгите. Это даст вам в 10 раз больше тепла».

СХЕМАС. СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ МОЖЕТ ОСВОБОЖДАТЬ ЭЛЕКТРОНЫ С ПОВЕРХНОСТИ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ. ПУЧОК ЭЛЕКТРОНОВ С ТАКОЙ ПОВЕРХНОСТИ МОЖНО СОБРАТЬ И ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ МЕХАНИЗМА. ОДНАКО ЭЛЕКТРОНЫ ИСПУСКАЮТСЯ С ОЧЕНЬ МАЛЫМИ СКОРОСТЯМИ.

Предложение С1. «Пучок может быть собран и подведен к усилителю на триодах, который произведет больший пучок при более высоком напряжении. Используйте это.»

Предложение С2. «Магниты, размещенные на поверхности, будут действовать на электроны и ускорять их.»

Предложение С3. Пропустите освобожденные электроны через р-n-ходы в полупроводнике. Соедините последовательно много таких р-n-переходов для увеличения напряжения и используйте эту батарею для приведения в действие электромотора.

СХЕМАD. МОЖНО ИСПОЛЬЗОВАТЬ ЗЕРКАЛА ДЛЯ ОТРАЖЕНИЯ СОЛНЕЧНОГО СВЕТА НА КИПЯТИЛЬНИК, ГДЕ БУДЕТ ПОЛУЧАТЬСЯ ПАР.

Предложение D1. Окрасьте кипятильник в черный цвет.

Предложение D2. Покрасьте зеркало в черный цвет.

Предложение D3. Вместо воды налейте в кипятильник жидкость с большими молекулами. Когда жидкость закипит и получится пар, от трения между большими молекулами выделится огромное количество тепла.