Навигация
1.3. Развитие энергетики
Переход к химической энергии, накопленной в ископаемом топливе, в тепловую и применения силы сжатого пара. Это — третий этап развития энергетики (с XVIII в. до начала XX в.). В XVII-XVIII вв. были созданы мерные длительно работающие паровые машины, вначале пригодные лишь для откачивания воды из шахт (паровые насосы). Их КПД был не выше 0,3%.
Первая паровая машина была разработана в Англии знаменитым изобретателем Джеймсом Уаттом во второй половине XVIII в.; одновременно с этим Иван Ползунов разработал двухцилиндровый двигатель. К середине XIX в. паровые машины практически везде пришли на смену воде и ветру. Были построены паровозы и пароходы. Однако их существенными недостатками были низкий КПД, Громадный расход топлива, сложность и громоздкость.
Первым в истории человечества искусственно вызванным химическим процессом было, пожалуй, горение - разложение при помощи окисления растительной массы, имеющей сложный химический состав, на вещества более простые такие, как вода, углекислый газ и др. Огонь помог человеку использовать и другие химические процессы: именно благодаря огню человек смог сделать свои продукты питания мягче, вкуснее и удобоваримее.
Со временем люди научились использовать не только огонь, но и другие химические процессы. Однако только к концу XVIII века люди овладели законами природы настолько, что научились искусственно вызывать химические процессы и проводить их целенаправленно. Но теперь уже в большинстве случаев целью этих процессов было не разложение вещества, т.е. получение более простых по своему составу соединений, а наоборот, синтез веществ более сложного состава из простых "кирпичиков". Разумеется, химическое разложение сложных веществ ни в коей мере не потеряло своего значения: на нем основана, например, выплавка металлов из руды, при которой металлы высвобождаются из соединений. Продукция многих других отраслей промышленности есть результат разложения вещества сложного состава на более простые. Превращение одних химических веществ в другие сопровождается изменением химической энергии. Целесообразное и хорошо продуманное применение определенных видов энергии дает возможность в границах, установленных объективными законами природы, планомерно управлять химическими реакциями. На этой основе в последнее время стремительно развивается химическая промышленность, требующая все больших затрат энергии.
1.4. Электричество
Четвертый этап связан со вступлением в свои права электричества. Применение электричества резко повысило энергообеспеченность человечества, КПД электропреобразователей достигал почти 100%. Энергопотребление в начале XX в. составляло 5-1016 кДж/год, а к 2000 г. возросло до 4,1 1017 кДж/год.
В энергетическом балансе современного высокоразвитого общества электрическая энергия играет все большую роль. В действительности нам, разумеется, не нужна электроэнергия как таковая, поскольку мы не можем ее ни воспринимать, ни непосредственно употреблять. Электрическую энергию можно, однако, относительно простыми средствами превращать в тепло, механическую работу или другие формы энергии. Производство электроэнергии, т. е. превращение имеющихся в природе, других форм энергии в электрическую, в больших масштабах экономически сравнительно выгодно.
Электрическую энергию можно передавать на большие расстояния с относительно малыми потерями и, таким образом, легко подводить к потребителям, поэтому ее следует считать лучшей и наиболее легко поддающейся использованию формой энергии, с помощью которой имеющиеся в природе энергетические ресурсы распределяются в соответствии с нашими нуждами.
Ныне электрическая энергия производится в основном в результате превращения химической энергии угля или нефти сначала в тепло, которое дает возможность получать механическую работу; за счет этой работы и получается в дальнейшем электрическая энергия. Такое непрямое превращение весьма неэкономично, так как при этом пропадает значительная часть энергии. При современном состоянии науки и техники не обойтись без такого, связанного с большими потерями, способа получения электрической энергии, хотя теоретически известно, как можно избежать этих потерь. Соответствующие методы уже применяются в лабораторных условиях. Однако надежное и экономически оправданное непосредственное превращение в больших масштабах химической энергии в электрическую потребует еще очень большой исследовательской работы.
Незначительная часть электрической энергии производится не из химической, а из механической (потенциальной и кинетической) энергии воды на гидроэлектростанциях. В последнее время начинает получать некоторое распространение, новый метод получения электроэнергии - путем превращения атомной энергии в электрическую, - однако и здесь потери энергии в виде тепла значительны.
В настоящее время находят также применение, правда в весьма ограниченных масштабах, такие виды энергии, как акустическая и магнитная.
Похожие работы
... , чем больше давление на нее. Это стремление продолжается до достижения экосистемами климаксовых фаз развития. В то же время П. Дансеро (1957) сформулировал закон необратимости взаимодействия человек—биосфера: возобновимые природные ресурсы делаются невозобновимыми в случае глубокого изменения среды, значительной переэксплуатации, доходящей до поголовного уничтожения или крайнего истощения, а ...
... на земли отходов производства. Виды антропогенных воздействий на почву, приводящих к изменению ее плодородия Вид воздействия Основные изменения в почвах Ежегодная вспашка Усиление взаимодействия с атмосферой, ветровая и водная эрозия, изменение численности почвенных организмов Сенокошение, уборка урожая Уменьшение некоторых химических элементов, усиление испарения ...
Философские аспекты взаимоотношений человека и природы в условиях глобального экологического кризиса
... жесток: "Либо он (человек) должен измениться, либо ему суждено исчезнуть с лица Земли".4 Целью данной работы является рассмотрение именно философских аспектов взаимоотношений человека и Природы в условиях надвигающейся экологической катастрофы, путей и возможностей формирования той новой системы ценностей, с помощью которой можно будет предотвратить сползание Человечества к собственной гибели. ...
... кислот, пороха, красок, медного купороса. Численность населения в ХV - XVII вв. уже превышала 500 млн. Этот период можно назвать периодом активного использования человеком природных ресурсов, взаимодействия с природой. Следует отметить, что в первые два периода одним из важнейших факторов воздействия человека на природу был огонь - использование искусственных пожаров для охоты на диких животных, ...
0 комментариев