Вещество - Энергия - Цивилизация.

на страницах сайта 

www.electrosad.ru

 

Для многих из нас, тождество "Вещество = Энергия" не требует доказательств. Тогда зачем на это тратить свое время? Но Вы не правы. Мы должны понимать, что человек, не смотря на все его способности, не властитель мира, а, пока, такая же букашка как все нас окружающие и населяющие Мир. С той лишь разницей, что человек на шаг выше своего окружения и еще имеет способность исследовать и изучать окружающий его мир, связывать причины и следствия и делать далеко идущие выводы.
Мерило уровня цивилизации, есть уровень овладения энергией вещества. Я хочу сказать путь который возможно предстоит пройти человечеству в тысячи раз длиннее того который пройден.

 
 

Сейчас, в энергетическом балансе Земли,  человечество использует малую долю энергии, в основном получаемую за счет окисления топлива, когда носителем энергии от генераторов к потребителям (преобразователям) является разогретый теплоноситель. А уж его энергия перерабатывается в электрическую энергию. На каждом этапе происходят потери энергии, которые выражаются в коэффициенте полезного действия (КПД). В лучшем случае до конечного потребителя доходит менее 30%, а в худшем чуть более 3% - извлеченной энергии.

 

Конечно существует и ядерная энергетика, где не энергия окисления, а энергия атомного ядра (выделяемая при его делении) преобразуется в тепловую с ее дальнейшим преобразованием в электрическую.

 

Вы обратили внимание - пока мы не умеем получать в необходимых количествах энергию без нагрева жидкого теплоносителя. Хотя на каждом промежуточном этапе передачи энергии происходят ее потери.

Наименьшие потери имеет прямое преобразование энергии в электрическую. Но такие энергетические установки пока находятся в стадии экспериментов.

 

Что является источником энергии сейчас?

Сейчас мы по большей части сжигаем углеводороды.

Будь то сжигание нефти, угля, газа или банальных дров.

Тепловая энергия выделяется в процессе окисления углерода (С) кислородом воздуха (О2). КПД этого процесса (доля использования энергии) до 40%.

Топливные элементы, которые напрямую преобразуют химическую энергию топлива а электрическую энергию, имеет КПД до 70%.

Источники энергии, где энергия ядерного распада (в ядерном реакторе) нагревает воду или другой теплоноситель и уже посредством полученной перегретой жидкости или пара, турбины и генератора преобразуется в электрическую энергию, причем КПД парогазового цикла около 60%.

 

Углерод.

Используемый в энергетике углерод может быть в составе различных веществ. Это и различные газовые смеси и газы , уголь, жидкие углеводороды, дрова и даже торф, который мы успели подзабыть.

Количество энергии которую можно получить при сжигание топлива определяется его удельной теплотой сгорания.

В первом приближении:

Q=m*qуд

Где: Q - полученная от сжигания, m - масса сожженного топлива, qуд - удельная теплота сгорания при известной температуре горения.

 

Топливо qуд для макс. температуры Дж/кг qуд для мин. температуры Дж/кг
Антрацит 3,3 *107 2,3*107
Бурые угли 2,7*107 1,35*107
Торф 2,35*107 0,97*107
Дрова 1,9*107 1,1*107
Бензин - 4,4*107
Мазут - 4,0*107
Природный газ - 3,6*107
Коксовый газ - 1,75*107
Водород - 1,1*107

Таблица 1.

 

Эту энергию можно получить не зависимо от способа ее получения, от сжигания в топке печи или котла до двигателя внутреннего сгорания.

Результирующая энергия такой установки, будет ниже, с учетом КПД.

 

Обратите внимание на порядок величины энергии получаемой при сжигании органического топлива!

 

Уран.

Уран, это топливо ядерного реактора, для которого известны:
 - энергия получаемая то деления его ядер в реакторе,
 - энергия выделяемая при его сгорании (окислении кислородом воздуха).

 

Вещество Энергия Дж/кг
U (Уран)
горение (окисление) в воздухе
5*106
U (Уран)
деление
8,28*1013

Таблица 2.

 

Сравнение значений приведенных в таб. 2 наглядно видим существенную разницу, семь порядков. Во столько раз энергия деления ядра больше химической энергии. Это показывает, что использование того что у нас под руками - содержащие углеводороды топлива, это второй уровень в развитии цивилизации, если считать первым - простое использование огня.

Каждый предыдущий шаг развития общества и его энергетических возможностей позволяет накопить знания и ресурсы для следующего шага.

Но использование энергии расщепления ядра это еще не следующий шаг, а только замах к использованию энергетических возможностей заключенных в ядре.

 

Энергия заключенная в веществе.

В ядре заключается громадная энергия, которая многократно выше энергии деления ядра.

Попробуем сравнить энергию которая сейчас вокруг нас и принципиально возможна к ее использованию в далеком будущем. Это интересно и важно тем, что позволяет оценить порядок энергетических возможностей нашей и других цивилизаций. Что в свою очередь позволяет оценить энергетические возможности покорения пространства-времени.

Вот эта таблица:

 

Состояние вещества Энергия выделяемая
при окислении
Энергия выделяемая
при делении ядра
Энергия связи на 1 атом Полная энергия в веществе
Углерод C (природный газ) 4*10 7 Дж/кг 8,8*1013 Дж/кг около 100 МэВ >1015 Дж/кг
Уран U 5*106 Дж/кг 8,28*1013 Дж/кг >1500 МэВ >1018 Дж/кг

Таблица 3.

 

В первой строке таблицы 3, для сравнения, показана энергетический выход при сжигании углерода и энергия которую потенциально можно получить от деления ядра углерода (если бы это было возможно) и энергия содержащаяся в ядре углерода. Последнее значение в строке это количество энергии, которую можно потенциально извлечь из углерода при разборке его на элементарные частицы, или другими словами содержащейся в ядре углерода.

Насчет следующей строки таблицы можно говорить с большей определенностью.

Химическое окисление (сгорание) 1 кг урана выделяет энергию 5*106 Дж, в ядерной реакции деления ядра урана при делении 1 кг выделяется (2,3*107 кВтч) 8,28*1013 Дж, а последняя составляет менее 0,0083% от энергии содержащейся в ядре атома урана.

 

Для наглядности:

- 1 кг урана, делящегося в ядерном реакторе, достаточно для отопления и питания электроэнергией Российского города с более 70 тыс. населением в течении года,

- общая энергия заключенная в 1 кг урана больше в 105 раз.

 

Количество энергии в атомном ядре.

Как известно, Мир - динамичен.

Это значит, что в окружающем нас мире нет неподвижных (статических) тел.

Это относится к космическим телам и телам поменьше - молекулам, атомам и их элементам (электроны, нуклоны), и так далее .....

Исходя из этого становится более понятной формула, известна нам из  описывающая энергию покоящегося тела:

 

E = mc2

 

Физика говорит - это энергия заключенная в покоящемся теле, это энергия заключенная в массе m или внутренняя энергия в массе m.

 

Исходя из приведенной выше формулы, можно сказать, что масса вещества есть мерило энергии.

 

Заключение.

Все развитие любой цивилизации напрямую связано с ее владением энергией.

Энергия для человека это не только возможность приготовить пищу, энергия это способность передвигаться в пространстве, существовать в среде где без нее существование человека невозможно.

Энергия, в конце концов это возможность познавать вещество, время и пространство.

 

По уровню владения энергией цивилизации можно распределить по уровням:

Первый - владение энергией огня.

Второй - владение энергией получаемой от химической реакции окисления.

Третий - владение энергией расщепления и синтеза ядра естественных расщепляющихся материалов.

Четвертый - владение энергией управляемого расщепление ядра любого вещества.

Пятый - владение энергией заключенной в элементарных частицах.

 

Запасы энергии в веществе огромны.

Но для ее извлечения и применения необходимо не только овладение достаточным уровнем знания, необходим и достаточный для запуска более эффективного процесса энергетический ресурс. Подобно тому как для того чтобы зажечь костер необходима спичка, для того чтобы запустить ядерный реактор необходимо затратить начальную энергию для получения обогащенного урана и запустить оборудование чтобы обеспечить работу реактора.

Поэтому в развитии науки и энергетики невозможен какой либо скачок через несколько ступеней, не пройдя свой путь нельзя двигаться дальше.

Но дорогу осилит идущий, главное чтобы у него хватило ума не оборвать свое движение дальше.

 

Из изложенного видим:

  • человечество пока стоит в начале своего пути овладения энергией - знанием.
  • энергетические возможности цивилизаций потенциально огромны, и ограничены только уровнем их развития.

 

А.Данилович

2009 год.

  Яндекс.Метрика

<<назад>> <<в начало>> <<на главную>>

Попасть прямо в разделы сайта можно здесь:

/Неизвестный процессор/Охлаждение ПК/Электроника для ПК/Linux/Проекты, идеи/Полезные советы/Разное/
/
Карта сайта/Скачать/Ссылки/Обои/Форум/Каталог/

 

При полном или частичном использовании материалов ссылка на "www.electrosad.ru" обязательна.
Ваши замечания, предложения, вопросы можно отправить автору через
гостевую книгу или
почтой.

Copyright © Sorokin A.D.©

2002-2012