Борьба за скорость - Ляпунов Борис Валерианович (читать книги полные TXT) 📗
Фотоэлемент и его применение. 1. Схема фотоэлемента: 1) светочувствительный слой (катод), 2) анод, 3) окно для доступа света. 2. Фотоэлемент в кино: 1) источник света, 2) кинолента, 3) фотоэлемент, 4) усилитель, 5) репродуктор. 3. Фотоэлемент в фототелеграфии: 1) источник света, 2) барабан с текстом, 3) фотоэлемент, 4) модулятор света, 5) барабан с фотобумагой. 4. Фотоэлемент в телевидении. 5. Схема фотореле: 1) фотоэлемент, 2) усилитель, 3) исполнительный механизм. 6. Фотоэлектронный автоматический счетчик готовых изделий. 7. Фотоэлектрический пирометр для контроля нагрева металла в прокатном стане. 8. Фотоэлектронная автоматическая защита рабочего от попадания под пресс.
Сейчас нет, пожалуй, ни одной отрасли науки и техники, где не участвовала бы электроника. «Послужной список» электронных приборов — надежных помощников человека — можно было бы продолжать и продолжать.
«В электричестве человек нашел путь к решению самых разнообразных, самых фантастических задач своего ума», — сказал знаменитый русский физик Столетов.
То, что делает в наших руках покоренный электрон, — одна из побед науки и техники наших дней, побед, которым нет и не будет конца.
«Мы находим достижения лаборатории природы излишне скромными и не соглашаемся ограничиться тем небольшим ассортиментом веществ, которые в готовом виде предлагает нам природа. Нити для тканей мы научились делать лучше тутового шелкопряда, наши искусственные резины превосходят натуральный каучук, природа не знает веществ с таким причудливым сочетанием свойств, какое мы сообщаем нашим пластмассам. Список этих побед велик, а мы только открываем его. Важным элементом успеха этого увлекательного соревнования с природой является возможность исследовать свойства вещества в крайних условиях. В том, что мы можем помещать его в несуществующие обычно условия, выражается могущество нашей науки. Нет в природе тех низких температур, какие ныне доступны физикам. Установлена возможность создавать в результате ядерных реакций высокие температуры, которые соизмеримы только со звездными. Величайшие напряжения электрического разряда, превосходящие сильнейшие молнии, высочайшие степени разрежения газов — все это доступно нам, и проникновение в эти крайние области ежедневно приносит нечто новое и важное для нашего знания», — говорит академик Н. Д. Зелинский.
Вторично-электронный прибор.
Мы совершили путешествие в мир электроники — мир сверхвысоких скоростей. Но только ли электронам подвластны космические скорости? Какие есть еще у нас возможности, чтобы устроить «космическую» лабораторию на Земле, в которой можно изучать сверхвысокие скорости и управлять ими?
В космосе — не только скорости, за которыми не может угнаться наше воображение. Там, в недрах звезд, давления в тысячи и миллионы атмосфер, температуры и десятки миллионов градусов.
Химики получили давление почти в полмиллиона атмосфер, физики — температуру в 20000°.
Предел ли это?
Нет, не предел. И не только электроны в приборах могут соперничать в скорости со светом. И не только в лаборатории можно оперировать космическими давлениями и температурами, мощностями в миллиарды киловатт.
Взрыв — вот что дает нам и сверхвысокие скорости, и давления, и температуры, и мощности. В самом деле, взрыв даже небольшого заряда взрывчатого вещества — уже несколько миллионов лошадиных сил, несколько тысяч градусов, несколько сот тысяч атмосфер.
Но нельзя забывать — это и всего лишь несколько стотысячных или миллионных долей секунды. Вот секрет необычайно большой мощности взрыва. Энергии при взрыве выделяется сравнительно немного, зато чрезвычайно быстро. А мощность — работа в секунду. И небольшая энергия, выделяемая в стотысячные доли секунды, в пересчете на секунду возрастает во много раз. Нет ни одной машины, которая могла бы по мощности сравниться со взрывом.
Взрывчатое вещество необычайно компактный, легкий и мощный аккумулятор энергии. Он нашел себе место в технике, не только военной, в той, которая разрушает, но и в той, которая строит.
Земляные работы при прокладке дорог, каналов, добычу руды и угля, борьбу со льдами — облегчает взрыв. Огромные массы земли, выброшенные им, и крохотные заклепки, головки которых он расплющивает, плотно соединяя металлические листы, — примеры полезной работы взрыва.
Скорость при обычном взрыве достигает нескольких километров в секунду. Я сказал «обычном» потому, что бывают и необычные взрывы.
О них мы и поговорим. Ведь они открывают путь к еще более высоким скоростям.
Во время второй мировой войны применялись снаряды, буквально «прожигавшие» при взрыве танковую броню, железобетонный панцырь дота, броневые плиты на палубе корабля.
Раскаленная газовая струя и жидкий металл — то, что было оболочкой снаряда, — со скоростью в два с половиной десятка километров в секунду легко, как нож в масло, проникали в твердь брони, которая не поддается обычным бронебойным снарядам.
Броня переставала быть броней для этих кумулятивных снарядов.
Кумуляция, или направленный взрыв, о котором мы уже говорили, дает скорости значительно более высокие, чем при обычном, ненаправленном взрыве.
Уже не невидимые глазом электроны, а газовые потоки или струя металла, который превращается в жидкость при сверхдавлениях взрыва, летят с космическими скоростями.
Потоком электронов научились управлять. Научились управлять и взрывом.
Кумулятивный взрыв можно использовать для переброски огромных масс грунта. Профессор Г. И. Покровский считает, что такой взрыв можно сделать «строителем». Взрыв, например, перебросит грунт туда, где нужно насыпать плотину. Подводным направленным взрывом можно уплотнить грунт водохранилища.
Мы начали говорить о необычных взрывах. Рассказали о взрыве направленном. А бывает и взрыв без взрывчатого вещества, когда метеорит с космической скоростью врезается в землю. При этом вся энергия скорости переходит в тепло, и мгновенно развиваются огромные температура и давление.
Теперь поговорим о другом необычном взрыве — взрыве атома.
Энергия, выделяемая при распаде атома, колоссальна. Она примерно в 20 миллионов раз больше энергии самого сильного взрывчатого вещества — тротила, в 1 700 тысяч раз больше, чем при сгорании бензина, в миллион раз больше — углерода. Температура при атомном взрыве превышает 20000000°. Давление исчисляется многими миллиардами атмосфер.
Все это — температура и давление, которые можно встретить лишь в недрах Солнца и звезд, — возникает мгновенно.
При направленном взрыве скорость возрастает, достигая иногда 40 километров в секунду. Неизмеримо больше скорость атомного распада. Так, осколки распавшихся ядер атомов радия двигаются со скоростью около 20 тысяч километров в секунду!
Можно уменьшить скорость взрыва пороха. Его прессуют, и он сгорает постепенно, слоями. Но это уже не взрыв, а горение — оно продолжается не тысячные доли секунды, а дольше.
Порох и другие взрывчатые вещества, если их много, трудно и опасно заставить работать, двигать, а не взрывать. Они детонируют — взрываются от малейшего толчка, тряски, даже от собственной тяжести.
Другое — при атомном взрыве. Энергии выделяется намного больше, но ею можно управлять. И можно говорить не об атомном взрыве, а об освобождении энергии атома, управление которым — в наших руках.
В установке для добывания атомной энергии — урановом котле — происходит цепочка ядерных превращений, сопровождающихся выделением энергии. Их вызывают нейтроны — частички, не имеющие заряда и потому легко проникающие в электрически заряженную неприступную крепость атомного ядра. Чтобы освобождение энергии не шло слишком бурно и быстро, в котле имеются стержни, изготовленные из материала, который сильно поглощает нейтроны. Выдвигая или вдвигая стержни, регулируют доступ нейтронов к ядрам атомов урана и управляют получением энергии.
