История инженерного дела. Важнейшие технические достижения с древних времен до ХХ столетия

Рис. 11.13. Британские тепловые единицы, необходимые для производства 1 киловатт-часа в США, 1931 г.

Хотя 70-процентная потеря тепловой энергии топлива в целом обычна для паровых установок, эта цифра все же не так высока, как в ранних установках. Станция Эдисона на Pearl Street в 1882 году использовала 8 фунтов угля для производства 1 лошадиной силы, или около 10 фунтов на киловатт-час. К 1900 году требовалось уже 7 фунтов на киловатт-час, а в 1922 году – 2 фунта. В течение следующих тридцати лет потребность в угле снизилась еще наполовину, и во второй половине XX века 1 киловатт-час генерировался при расходе эквивалента одного фунта угля (рис. 11.13). Нефть и природный газ стали важным топливом для теплостанций. Из всех видов топлива, которые использовались на тепловых станциях в 1922 году, нефть и природный газ производили всего 15 процентов мощности. В 1953 году эта цифра возросла до 35 процентов. В 1953 году производство электроэнергии в США составило 515 биллионов киловатт-часов или 690 биллионов лошадиных сил. За 50 лет производство возросло в 70 раз (рис. 11.14). В 1953 году США производили 41 процент мирового производства электроэнергии, в четыре раза больше, чем производила Россия, занимавшая второе место.

Рис. 11.14. Объем производства электроэнергии компаниями США с начала до середины XX в.

Максимальная эффективность 30–40 процентов на больших тепловых станциях (по состоянию на середину пятидесятых годов) означала богатые возможности для усовершенствований. Сравнительно большие потери 50–70 процентов теплотворной способности топлива в основном обусловливали многоступенчатые методы, которые используются для преобразования химической энергии, накопленной в топливе миллионы лет назад, в электрическую энергию. Сначала химическая энергия преобразуется в тепловую, которая превращается в механическую, а та – в электрическую. Не так давно ученые стали получать электроэнергию непосредственно из солнечных лучей, генерируя около 100 ватт на квадратный ярд солнечной батареи. Это прямое получение электричества стало началом радикальных перемен в процессе производства электроэнергии. И конечно же, самым важным событием в области стационарных первичных двигателей является использование атомной энергии для производства электричества.

В истории электротехники, представленной в этой главе, подчеркиваются достижения Соединенных Штатов. Аналогичные события происходили и в Европе, и, за некоторыми исключениями, именно европейцам принадлежат самые важные фундаментальные открытия и ранние успехи прикладной науки. Это утверждение справедливо для телефона, радио, телевидения, генерирования и передачи электроэнергии. Как показано в этой главе, американский гений не был столь активен в фундаментальных исследованиях, как в инженерии. Именно инженерный гений американцев создал крупнейшую в мире электротехническую промышленность.

Глава 12 Современный транспорт

Так же как развитие связи и производства электроэнергии, появление эффективных транспортных систем во второй половине XIX и первой половине XX века стало важным фактором в политической, экономической и социальной революции, которая породила наше динамичное общество. Усовершенствованные перевозки продолжают быть фактором, изменяющим человеческие жизни. Более дешевая и быстрая транспортировка повышает политическое единство нации, централизацию политического контроля. Она продвигает культуру, распространяя информацию, расширяет территории крупных городов, облегчает организацию промышленности, способствует продвижению товаров, росту благосостояния и более высокого уровня жизни. Влияние транспортной системы на социальные условия так же велико, как и на политику. Транспорт оказал огромное влияние на распространение населения и на его концентрацию в больших городах. Передвижение населения в крупные города с середины XIX века – чрезвычайно важное социальное явление. Без эффективного транспорта такие метрополии, как Лондон и Нью-Йорк, не могли бы существовать, поддерживая современный уровень жизни. Доступный транспорт, в первую очередь в виде автомобилей, изменил темп жизни, увеличил мобильность населения. Транспорт также активизировал проникновение знаний, благодаря распространению всевозможных печатных изданий, сделал доступными удаленные образовательные центры, ликвидировал препятствия ко многим видам научных исследований.