Сигнал о некоторых понятиях кибернетики - Полетаев И.А.
Скачать (прямая ссылка):
9
духовные. Современная полиграфическая промышленность, телефон, телеграф, радио, телевидение, кино не могли бы существовать без умелого использования больших количеств энергии. Попытайтесь представить себе, как изменилась бы жизнь современного города, если бы были выключены все источники энергии и нам пришлось бы обходиться только силой собственных мышц, и вам станет ясно, как тесно н прочно связана жизнь современного общества с использованием энергии.
Разнообразные и многочисленные применения энергии на пользу человека суть результат многолетнего развития различных отраслей науки и техники, которые объединяются общим названием энергетика. Электротехника, гидро- и аэродинамика, термодинамика, ядерная физика и многие другие отрасли науки и техники являются составными частями энергетики.
Основные знания в области энергетики были заложены уже в девятнадцатом веке. Открытие основных законов преобразования энергии — первого и второго законов термодинамики—позволило подходить строго, с числом и мерой, к конструированию энергетических машин.
Первый закон, закон сохранения энергии гласит: невозможно возникновение или уничтожение энергии. Этот закон устанавливает эквивалентность различных видов энергии при ее преобразованиях. Один киловаттчас электроэнергии может превратиться в 367 100 килограммометров механической работы, не больше и не меньше. Однако обычно не удается целиком использовать все количество энергии, участвующей в преобразовании. При работе машины часть энергии расходуется попусту, но она не исчезает, а переходит в такие виды энергии (чаще всего в тепло), которые уже нельзя полностью «собрать» и использовать. Использовать удается лишь часть энергии, участвующей в преобразовании. Эта часть (обычно выражаемая в процентах), называется коэффициентом полезного действия машины, преобразующей энергию. Одним из следствий закона сохранения энергии является следующее утверждение: «Коэффициент полезного действия (к. п. д.) машины не может быть больше 100%». Практически он всегда меньше 100%.
Конкретные отрасли энергетики, занимающиеся преобразованием энергии, в качестве одной из основных задач имеют повышение к. п. д. В этом отношении остается еще многое сделать. Так, например, к. п. д. паровоза обычно не превышает нескольких процентов, и из всей энергии,
10
полученной от сжигания угля в топке, лишь менее одной десятой расходуется на перемещение поезда, а остальные девять десятых бесполезно тратятся на нагревание окружающего воздуха.
Энергию, израсходованную на нагревание воздуха, обычно уже невозможно использовать снова или же, если и возможно, то лишь частично. Если два резервуара тепла имеют одинаковую температуру, то, хотя в них запасено большое количество энергии, использовать ее невозможно, не привлекая на помощь резервуар с более высокой или более низкой температурой. Это утверждение является одним из следствий второго закона термодинамики. Второй закон может быть сформулирован так: невозможен процесс, единственным результатом которого явилось бы превращение тепла в работу.
Первый и второй законы дают возможность ставить разумные требования к энергетическим системам и показывают, что от них можно требовать и чего нельзя.
Правда, и до наших дней еще встречаются горе-нзо-бретатели вечных двигателей, пытающиеся обойти либо первый, либо второй закон и получить энергию из таких источников, из которых ее невозможно извлечь. Попытки «изобретения» вечных двигателей не приносят пользы.
Энергетика еще не сказала своего последнего слова и продолжает неуклонно и быстро развиваться. Достаточно напомнить, что сейчас начата новая глава энергетики—использование атомной энергии. По этому пути сделаны только первые шаги, и в настоящее время еше трудно предсказать, насколько сильно использование энергии атома изменит облик энергетики. Ясно только, что эти изменения будут значительными и что в результате их «мышцы» человечества станут еще более могучими, чем в наши дни.
Управление потоками энергии
Всякое применение или использование энергии требует управления её потоком. Любую энергетическую машину нужно пускать в ход и останавливать, регулировать ее работу. Любой технологический процесс требует изменения количества подводимой энергии во времени.
Самым существенным в процессе управления потоком энергии является то, что для осуществления управления необходимо всегда меньшее количество энергии, чем то, которым управляют, Если бы это было не так, то управ-
11
to
^-=00
flap nod 'ениеп
of Электрическое Ш напряжение
