Школа юного гения

Существует анекдот о том, как старик профессор, экзаменуя студента, трижды задавал ему вопрос о назначении какого-то отверстия в детали машины. Студент сказал, что он никогда не знал, для чего сделано это отверстие.

"А я и сейчас не знаю", — сказал профессор и поставил хорошую оценку.

Это. конечно, анекдот. В действительности конструкции машин, агрегатов, устройств бывают тщательно продуманы во всех деталях, и «ненужного» отверстия в них быть не может. И обычно то, что кажется на первый взгляд случайным или незначительным, является важным и необходимым.

Попробуйте разобраться, случайно или преднамеренно:

...ступенчатые переходы у валиков имеют скругления?
...жаровая труба у паровых котлов сдвинута в сторону от оси котла?
...троллейбусные провода протягивают строго по прямой, трамвайный провод — по ломаной, а труба газопровода уложена в траншею по волнистой линии?
...днища баллонов для хранения сжатых газов имеют форму полушария?
...в наборном диске телефона-автомата пропущена буква «з», за буквой «ж» сразу же следует «и»?

Мир, в котором мы живем, чрезвычайно  богат   красками.

Но почему мы видим маки красными, а колокольчики голубыми, ромашки белыми с желтым, а деревья и траву зелеными? Ведь все они освещены одним и тем же белым солнечным дневным светом.

Различный цвет объясняется свойствами предметов по-разному отражать, пропускать и поглощать свет.

Белый свет — это свет сложный. Он состоит из целой гаммы цветных лучей. Одни поверхности пропускают или отражают все лучи спектра белого света, другие — только часть его, а третьи почти ничего не пропускают и не отражают.

Например, зеленое стекло хорошо пропускает зеленые лучи, хуже голубые и желтые и почти совсем не пропускает остальные лучи спектра. Лучи, прошедшие сквозь стекло, действуют на наш глаз, и мы видим зеленый свет.

А что такое желтая бумага? Это такая бумага, которая хорошо отражает желтые и
оранжевые лучи, несколько хуже зеленые и красные и совсем плохо синие и фиолетовые. Все отраженные лучи создают ощущение желтого цвета.

Чтобы провода не выдернулись из штепсельной вилки и не произошло замыкания тока, свяжите концы проводов бечевкой (5).

Ставить цветы просто на подоконник не стоит: он портится. Сделайте для цветов подставочку (6). А тот, кто любит и умеет работать лобзиком, выпилит и щиток для батареи под окном (7). В комнате станет уютнее.

Если вы носите курточку с «молнией» и «молния» плохо застегивается, натрите ее стеариновой свечой (8). «Молния» свободно заскользит вверх и вниз.

В передней сделайте такую вешалку, как показано на рисунке 9, и ваша одежда всегда будет в порядке.

Вам надо почистить пальто. Вы спешите. Чтобы не тратить время на поиски одежной щетки, приделайте к ней петельку и повесьте на дощечку рядом с вешалкой (10).

Инструменты хорошо хранить на полочке из сетки. Всегда все на месте, все под рукой (11).

Каждому хочется, чтобы в квартире всегда было чисто, уютно, чтобы вещи не только не мешали нам, а, напротив, создавали удобства, необходимые для работы и отдыха.
Особенно бывает приятно, если сам сделаешь что-то для дома.

Как легко испортить чертеж, ведь во время работы рейсфедер может скатиться по нему. Этого не произойдет, если к чертежной доске прикрепить маленький подковообразный магнит (1) и класть на него рейсфедер.

Начав рисовать, устройте для кисточек подставочку из плотной бумаги с вырезами и привяжите ее к стакану с водой (2).

Свой рабочий столик сделайте откидным (3): кончили заниматься, сложили его, и никому он не мешает.

А чтобы удобней было работать, устройте над столиком из деревянных планочек подвижную лампу на шарнирах (4).

Бережное, хорошее отношение к вещам проявляется даже в мелочах.

Помимо основных спектральных цветов, в природе существует множество различных цветов и оттенков. Как же они получаются?

Новые цвета можно получать двумя способами: «сложением» и «вычитанием».

Возьмем три стекла: зеленое, красное и синее. Пропустим через каждое из них пучки света на белый экран. Причем сделаем так, чтобы цветные «зайчики» частично находили друг на друга. В тех местах экрана, где «зайчики» не перекрываются, мы видим соответственно зеленый, красный и синий цвета. Там же, где они налагаются друг на друга, мы получаем цвета желтый, голубой, пурпурный. Это «сложение» цветов.

Теперь получим цвета способом «вычитания». Сложим три стекла — желтое, голубое, пурпурное — так, чтобы они частично находили друг на друга, и пропустим через них пучок белого света.
Желтое стекло поглотит фиолетовые и синие лучи, а пропустит красные, оранжевые и зеленые. Голубое стекло поглотит из света, прошедшего через желтое стекло, красные, оранжевые и желтые лучи.

Значит, через два стекла пройдут только зеленые лучи, и мы увидим источник света зеленым. Подобным образом при сложении пурпурного и желтого стекла получим красный цвет, а при сложении голубого и пурпурного — синий.

Сложенные вместе три стекла совсем не пропустят света, и мы увидим черное пятно.

Из районов, наиболее богатых вулканическим теплом, надо отметить прежде всего Камчатку.
Как показали исследования экспедиции Академии наук, проведенные в 1955 году, на Камчатке могут быть построены электростанции, работающие на глубинном паре. На снимке вверху вы видите участников экспедиции у небольшой кучки камней: здесь будет пробурена скважина, которая даст выход пару, заключенному пока в гранитной толще. Теперь вопрос о строительстве Камчатской электростанции уже стоит в повестке дня местных партийных и советских организаций.

Не так далеко то время, когда на Камчатке будут выращивать в теплицах свои собственные камчатские ананасы, виноград и апельсины. Энергия, полученная в мощных турбинах, питаемых паром вулканического котла, превратится в электрический ток. А электричество — это новые заводы и фабрики, это новый расцвет сурового, но богатого края.

Глубинное тепло — энергия атомных превращений в толще Земли. Ему принадлежит большое будущее, — ведь все зависит от того, на "какую глубину сможет проникнуть человек. Может быть, и под Москвой будет построена электростанция, использующая тепло земных недр.

Однако они в вулканических районах практически неисчерпаемы, так как они связаны с магмой, находящейся в огненно-жидком состоянии или в стадии кристаллизации, то есть в стадии перехода из жидкого состояния в твердое.

Процесс кристаллизации связан с медленным остыванием, которое продолжается тысячелетия, и, следовательно, в течение тысячелетий могут выделяться горячие пары и газы. В Италии проводились специальные наблюдения, в результате которых было выяснено, что за 50 лет эксплуатации природного пара совершенно не изменились ни температура его, ни давление, ни его состав. Практически вечный котел работает в недрах Земли. Пар, полученный в этом котле, очень дешев и выгоден для использования.

В Советском Союзе во многих местах тоже имеются выходы горячих вод и пара. На Камчатке и на Чукотском полуострове есть удивительные места, где не бывает зимы: круглый год здесь зеленеет трава, наперекор вьюгам и метелям зелеными листьями покрыт кустарник и цветут цветы. Мощный поток тепла, идущий из глубин Земли, вступает в единоборство с суровым климатом и побеждает. Участки прогретой почвы, правда, невелики — всего по нескольку сот квадратных метров, но они заставляют ученых задуматься над практическим использованием глубинного тепла и у нас.

Самое простое пускать пар прямо в турбину. Но это Не всегда возможно. В парах как тосканского, так и других месторождений есть примеси агрессивных газов, то есть таких газов которые разъедают, разрушают металлы и их сплавы. Такой газ-разрушитель нельзя пускать в турбины: они быстро выйдут из строя.

Поэтому чаще всего пары сначала очищают от агрессивных газов, затем очищенный пар, который успевает охладиться, вновь нагревают первичными, неочищенными газами и парами. Получается вторичный пар, но уже чистый, без примеси вредных газов. Его-то и пускают теперь в турбину. Понятно, что трубы и устройства, по которым протекают первичные газы и пары, приходится делать из специальных металлов, на которые действие химически активных газов не так сильно сказывается. И потом гораздо дешевле сменить трубы, чем выбрасывать проржавевшую турбину и заменять ее новой. Вот почему второй способ применяется чаще, хотя пара здесь для получения 1 квт-ч энергии расходуется в 1,5—2 раза больше, чем при первом способе.

Тепло, заключенное и образующееся в Земле, постепенно и непрерывно теряется, в больших количествах уходя в мировое пространство. За 100 лет теряется столько тепла, сколько могут дать его все известные на Земле запасы угля, нефти, леса и другие виды топлива, если их сжечь.

В областях расположения действующих или недавно потухших вулканов тепло недр Земли проявляет себя наиболее интенсивно.

Но вулканическая энергия — это не только извержения вулканов.

Бьющие из-под Земли горячие пары и газы с температурой от 100 до вОО3—та же вулканическая энергия. Перегретая вода, со взрывом переходящая в пар при выходе из скважины, и даже чуть теплая вода с температурой 30—40°, спокойно вытекающая на поверхность у подножья вулкана, — это тоже проявление вулканической энергии.

Посмотрите как образуются фонтаны горячей воды и пара.

Глубоко под вулканами, на глубине от нескольких километров до нескольких десятков километров, залегает огненно-жидкая или отвердевающая магма — очаг тепла с температурой 1400—1500°.

Тепло очага нагревает расположенный над ним водоносный слой, получается своего рода подземный паровой котел. Пар и газы, поднимаясь по трещинам в земной коре, достигают поверхности.

Если пар охладится при своем путешествии из недр Земли до температуры ниже 374°, то есть ниже так называемой критической температуры, он может превратиться — конечно, при соответствующем давлении — в перегретую жидкую воду с температуру выше 100° С.

На другой схеме показано, как обыкновенный дождь, обычная атмосферная вода, попадая в зону пород, нагретых вулканическим очагом, превращается в кипяток гейзера.

Возможен и третий случай, при котором в образовании фонтанов воды и пара принимают участие и атмосферная вода, и глубинные пары, газы.

...Сурова природе Исландии. Холодные волны Северного Ледовитого океана плещутся у берегов острова. Однако там вызревают ананасы и виноград. Правда, не на открытом воздухе, а в теплицах, построенных вблизи горячих источников. К каждому дому столицы Исландии Рейкьявика с населением в 57,7 тыс чел. подходят трубы центрального водяного отопления.

Котельная города скрыта глубоко в земле. Трубы да радиаторы — вот и все оборудование, какое требуется для устройства отопления на подземном тепле. Удобно и дешево. Не надо ни угля, ни газа, ни торфа. Но не только для отопления могут служить подземные пар и вода.

Горячая вода и пар некоторых источников богаты примесями различных химических веществ. В Италии, в Тосканской области, с давних пор, например, ведется добыча борной кислоты. Уже в начале XIX века там выпаривали до 80 тыс. т воды в год и получили лри этом около 1 600 т борной кислоты.

Для выпаривания использовали опять-таки тепло Земли.

В той же Тоскане, неподалеку от Флоренции, в небольшом селении Лардерелло, в 1904 году глубинный пар был впервые направлен в цилиндры паровой машины, связанной с генератором электрического тока. Невелика была ее мощность: всего 40 л. с, но это было только начало. С течением времени увеличивалось количество скважин и мощность электростанций. В настоящее время из 153 скважин выделяется 3 тыс. т пара в час с температурой до 240 и с давлением до 6 атм.

Этот пар идет по трубопроводам в турбины 7 электростанций, общая мощность которых в 1954 году составила 262 тыс. квт.

Поверхность Земли бывает то теплой, то холодной, в зависимости от времени года.

Но какая Земля в глубине — холодная, теплая или горячая? Излияния огненных потоков лавы, раскаленные глыбы, взлетающие на огромную высоту во время извержений вулканов, а также выходы на поверхность Земли горячих газов, струй пара и воды впервые привели людей к мысли, что Земля в глубине должна быть горячей.

С увеличением потребности в рудах и других полезных ископаемых стало необходимым для их добычи углубляться в недра Земли, и с течением времени все дальше и дальше.

В настоящее время глубина шахт превысила 3 км, а глубина скважин достигает 6 км.
Правда, забраться в землю на такую глубину — это меньше, чем слегка оцарапать ногтем корку арбуза. 6 км составляют всего около 0,001 радиуса Земли. Но и этого оказалось достаточно, чтобы определить, что температура Земли не остается постоянной. Наблюдения показали, что она постепенно увеличивается по мере увеличения глубины погружения; причем повышение происходит не везде одинаково.

В большинстве областей оно равно 1° на каждые 30—40 м, но существуют районы, в которых при углублении на каждые 100 м температура увеличивается на 12—25°. Это подтверждает предположение, что Земля в глубине теплая и даже горячая.

В настоящее время главным источником подземного тепла считают распад радиоактивных элементов. При распаде их выделяется тепло, которое и нагревает горные породы Земли.