Занимательная техника в прошлом

Увлечение вечными двигателями и всевозможными автоматами несколько ослабело, когда был установлен закон сохранения энергии (1847 г.). С тех пор перед техниками стал вопрос о так называемом «коэффициенте полезного действия машины». Все улучшения паровой машины в XIX и XX вв. были направлены на повышение их полезного действия (т. е. к уменьшению траты угля). Желая повысить полезное действие, изобретатели придумали ряд новых тепловых двигателей: паровую турбину, дизель. Самая лучшая паровая машина имеет коэффициент полезного действия — 18 %, дизель — 25 %, бензиновый мотор — 40 %. В этом виден прогресс XIX века.

Начало электрификации

Я должен упомянуть еще об одном замечательном изобретении XIX века — «динамомашине». Такую машину вы можете видеть на любой электрической станции. Можно точно сказать, кем она изобретена, указать не только год, но даже день рождения этой машины. Этот день — 1 января 1867 г., когда германским изобретателем Вернером Сименсом был сделан знаменитый доклад Берлинской Академии наук на тему — «О превращении механической энергии в электрический ток — без посредства постоянных магнитов».

Рис. 32. Знаменитый германский электротехник Вернер Сименс (1816–1892).

В этом состоит принцип динамомашины. Благодаря счастливой идее Сименса, стало возможным то развитие электротехники, которое мы наблюдаем в наше время, а вместе с тем и тот экономический переворот, который несет в себе электрификация промышленности.

Появление динамомашины, а затем изобретение методов передачи энергии по проводам — один из последних моментов не только в истории двигателя, но и в истории машин-орудий. Так, вместо «паровых орудий» и паровых транспортных машин мы наблюдаем в XX веке, благодаря развитию электротехники, — электрический телеграф, электрическую тягу, электрическое паяние, электрический плуг, электрическую швейную машину и т. п.

Рис. 33. Одна из первых динамомашин Вернера Сименса.

В борьбе с энергетическим голодом

Мне остается указать на многочисленные попытки изобретателей в строительстве машин, использующих различные другие виды энергии, которыми пренебрегал прежде человек.

В богатых солнцем странах строятся — «солнечные машины», которым, по-видимому, суждено сыграть большую роль в виду надвигающегося мирового голода энергии.

Не менее интересны машины, использующие энергию морских волн, энергию приливов и отливов…

Наконец, делаются попытки использовать при помощи специальных машин теплоту земного шара, — этот последний может быть источником имеющихся запасов энергии на земле, когда иссякнут запасы черного угля и будут до конца использованы угли «белый» (вода) и «синий» (ветер)…

Первые солнечные машины

Солнце — единственный пополнитель имеющихся запасов энергии на Земле. Когда иссякнут все запасы топлива, перед человеком будет стоять вопрос о том, чтобы как можно лучше использовать ту энергию, которую посылает нам Солнце.

Температура поверхности Солнца — около 6000° Ц. По подсчетам Аррениуса, в год температура поверхности Земли достигает 530·10⁸ биллионов больших калорий[3].Попробуем представить себе это число. Для сравнения возьмем количество тепла, содержащееся в том угле, который сжигается на всех заводах, фабриках, паровозах и пр. По подсчетам того же Аррениуса, это число равно около 7000 биллионов калорий (для 1921 г.). 530 000 000 и 7000 —вот те числа, которые вы должны сравнить.

Вы видите, что тепло, доходящее от Солнца на Землю, более чем в 75000 раз превосходит тепло, добываемое от топлива на Земле.

На квадратную поверхность, находящуюся на высоте 20 м над уровнем моря, перпендикулярную к солнечным лучам, размером в 1 кв. м, каждую минуту падает приблизительно 9 калорий лучистой энергии (по Аррениусу), при чем количество получаемой энергии увеличивается с высотой. По измерениям физика Крова, на высоте 1900 м количество «упавших» калорий уже будет 14, вместо 9. Русский ученый Ганский, пользовавшийся очень чувствительными приборами, произвел измерения на Монблане (высота 4810 м) и нашел, что там на каждый квадратный метр Солнце посылает 34 больших калорий в минуту.

Разница эта объясняется тем, что на высоте 1900 м содержится приблизительно в 5 1/2 раз меньше водяных паров, чем на высоте 20 м. Пары воды в атмосфере являются главными поглотителями лучистой энергии. Так как одна калория тепла соответствует 427 килограммометрам работы и так как одна лошадиная сила равна 75 килограммометрам в секунду, то 9 калорий в минуту равносильны приблизительно 0,86 лошадиной силы. Если подсчитать, сколько это выйдет на квадр. километр, то получим 860 000 лошадиных сил!

Сделаем небольшое отступление, чтобы помочь читателю уяснить себе, как велика мощность в одну лошадиную силу.