вел основные понятия термодинамики: идеальная тепловая машина, идеальный цикл, обратимость и необратимость тепловых процессов. Он собрал воедино все известные к тому времени свойства теплоты и сформулировал их в виде основных законов, или, как принято их называть в термодинамике, основных начал. Для практических нужд важно было понять, как можно повысить КПД тепловых машин (у паровых машин того времени КПД не превышал 2 %). Карно нашел ответ на важнейший вопрос: каков наибольший КПД, который в принципе возможен, и что для этого надо сделать. Выводы Карно стали «светом в окошке» для всех инженеров, конструирующих тепловые двигатели. Его идеи были оценены лишь 10 лет спустя, когда Клапейрон проделал вычисления, описанные у Карно словами.
Карно умер в 36 лет от холеры. По правилам все его имущество, в том числе и бумаги, было сожжено. Таким образом, его научное наследие было утрачено. Уцелела только одна записная книжка – в ней сформулировано Первое начало термодинамики.
2 июняЗагадка гамма-всплесков
2 июня 1967 года американский спутник-шпион впервые зарегистрировал мощный всплеск гамма-излучения космического происхождения.
После принятия в 1963 году международной конвенции о запрещении наземных ядерных испытаний были запущены спутники-шпионы, оснащенные детекторами рентгеновского и гамма излучений для контроля атомных взрывов. Один из них вдруг зафиксировал кратковременную, но очень мощную вспышку гамма-излучения из космоса. Спустя несколько месяцев зарегистрировали еще один всплеск, затем еще и еще… Некоторое время американцы подозревали Советский Союз в совсем уж экзотическом преступлении – ядерных испытаниях на Луне, но вскоре от этой мысли пришлось отказаться. Каждый раз гамма-всплески приходили из разных точек небосклона, даже не из Млечного Пути. То есть что-то непонятное происходит даже не в нашей Галактике, а где-то далеко за ее пределами. Поражала мощность этих явлений: за доли секунды на расстояниях в миллиарды световых лет от нас выделялась такая энергия, какую обычная галактика испускает за тысячу лет! Измерительные приборы на околоземных спутниках зашкаливали!
Долго гамма-всплески оставались самой интригующей загадкой астрофизики. Только в самом конце ХХ столетия появились гипотезы об их происхождении. Вероятно, эти выплески энергии происходят при слиянии двух нейтронных звезд или при гравитационном коллапсе ядра очень большой звезды. Такой всплеск способен истребить все живое в радиусе сотен световых лет! К счастью, гамма-всплески достаточно редки: примерно один всплеск на галактику раз в миллион лет.
3 июняИзотопы водорода
3 июня 1920 года Резерфорд прочитал знаменитую лекцию «Нуклеарное строение атома», в которой предсказал существование нейтрона и тяжелых изотопов водорода.
Термин «изотопы» ввел в 1913 году английский физик и химик Фредерик Содди. Слово образовано из двух греческих слов «изос» и «топос» и в буквальном переводе означает «одинаковоместные». Все изотопы данного элемента занимают одну и ту же клетку в периодической таблице элементов Менделеева, следовательно, имеют одинаковые химические свойства; различна у них только атомная масса.
У первого элемента таблицы – водорода – имеются три изотопа. Самый известный и распространенный из них называют протием, т. к. его ядро состоит из одного протона. Ядро дейтерия (что означает «двойной») состоит из протона и нейтрона, а ядро трития – из протона и двух нейтронов. Тритий радиоактивен, он испытывает электронный распад с периодом полураспада 12,35 лет.
Дейтерий открыл в 1931 году американский химик и физик Гарольд Юри. Зная о предсказании Резерфорда, он искал и нашел подтверждение существования тяжелого изотопа водорода в спектре атомарного водорода. В природном водороде содержание дейтерия составляет всего 0,0156 %. Трития там практически нет, но его легко получить искусственным путем при облучении лития нейтронами.
В будущем дейтерий, возможно, станет основным топливом в термоядерных реакторах: 1 грамм дейтерия может дать в 10 тысяч раз больше энергии, чем 1 килограмм угля при сгорании. В водах Мирового океана содержатся многие миллиарды тонн дейтерия, входящего в состав так называемой тяжелой воды.
4 июняПерсональные компьютеры
4 июня 1977 года поступил в продажу первый персональный компьютер “Apple”.
Обычно считают, что эра персональных компьютеров (ПК) началась в 1977 году, когда в США появились примитивные и дешевые компьютеры Apple. Основным их преимуществом было не быстродействие и удобство использования, а возможность приобретения и даже сборки широкими массами радиолюбителей.
В нашей стране в это время тоже создавались персональные компьютеры, но не для квалифицированных радиолюбителей, а для ученых и инженеров на крупных предприятиях. Такие машины назвались Малыми инженерными решателями задач (МИР) и уже тогда обладали такими возможностями для удобной работы, как световое перо, цветная графика, язык программирования высокого уровня (тогда он назывался системой автопрограммирования). МИРы производили аналитические вычисления, вычисления с произвольной разрядностью и обладали элементами искусственного интеллекта. Все это реализовывалось на дискретной элементной (транзисторной) базе того времени, умещалось на двух-трех столах и по цене было вполне доступно крупному предприятию. Работали на таких машинах только лучшие инженеры. В наше же время ПК есть почти у всех, и эффективность их использования резко упала, т. к. она в основном определяется не характеристиками ПК, а способностями его хозяина. Если раньше для допуска к работе на МИРе необходимо было выдержать большой конкурс, сдав сложный экзамен, то теперь достаточно нажать кнопку Power или пошевелить мышкой.
Компьютер позволяет решать все те проблемы, которые до изобретения компьютера не существовали.
5 июняВсемирный день защиты окружающей среды
Экологические проблемы современного мира глобальны: они имеют отношение ко всему человечеству. Вот только некоторые из них.
Загрязнение атмосферы вызывают все предприятия, сжигающие ископаемое топливо (уголь, нефть, газ и др.). В городах более 70 % загрязняющих выбросов дает автотранспорт (в Москве – 90 %). Эти выбросы содержат окислы азота, углерода, серы, которые, взаимодействуя с атмосферными газами, образуют кислоты. Они становятся причиной кислотных дождей. Попадая в организм человека при дыхании, эти кислоты раздражают слизистые оболочки легких и верхних дыхательных путей и усугубляют течение простудных и аллергических заболеваний.
Загрязнение мирового океана связано, в основном, с нефтью. Когда поверхность океана покрыта нефтяной пленкой, уменьшается количество растворенного в воде кислорода, что снижает продуктивность океана.
О масштабах сокращения площади лесных массивов можно судить по такому примеру: 10 тысяч лет назад 95 % территории современного Китая было покрыто лесом, сейчас – всего 5 %. В настоящее время лес наиболее интенсивно вырубается в тропиках, а ведь тропические леса – основной поставщик кислорода на нашей планете.
Дефицит пресной воды. Хотя запасы воды на Земле огромны, лишь 2,8 % из них приходится на пресные воды. Из них воды суши составляют всего 0,07 %, остальные запасы пресной воды сосредоточены в ледниках. Недостаток пресной воды испытывает сегодня треть населения Земли. Есть еще ряд проблем: деградация почв, истощение природных ресурсов, увеличение отходов, разрушение озонового слоя…
6 июняСамый сложный полет в истории «Союзов»
6 июня 1985 года стартовал космический корабль «Союз Т-13» для ремонта орбитальной станции «Салют-7».
В феврале 1985 года орбитальная станция «Салют-7», на которой уже полгода не было людей, перестала отвечать на сигналы из Центра управления и постепенно приближалась к Земле. Мировые СМИ сообщали, что огромная неуправляемая станция может в любой момент упасть неизвестно где. Опытных космонавтов Владимира Джанибекова и Виктора Савиных начали срочно готовить к полету на станцию. 8 июня корабль состыковался со станцией. Когда космонавты перешли в помещение станции, температура там была ниже минус пяти. Замерзшая вода разорвала трубы, стены покрылись инеем. Космонавтам разрешили работать на станции по 8 часов в сутки и только по одному – второй оставался в «Союзе». Станция была полностью обесточена. Еду и кофе грели под осветительной лампой на корабле, воду приходилось экономить. На третий день удалось подключить аккумуляторы станции, на следующий день включили часть освещения, подключили генераторы воздуха, разогрели еду. Станция начала отогреваться, лед растаял – и возникла новая проблема: что делать с талой водой? Тряпок-то нет! Начали раздирать одежду.
Грузовой корабль пристыковался только через две недели, привез оборудование, запасы воды и топлива и много вафельных полотенец. А космонавты начали готовиться к выходу в открытый космос для замены солнечных батарей (старые потеряли эффективность под ударами микрометеоритов). Станция была восстановлена! Космонавты трудились на ней 100 дней, после чего на станцию прибыла новая смена.
7 июняСимвол Парижа
В июне 1886 года Эйфель представил чертежи и расчеты «Эйфелевой» башни.
Башня строилась для Всемирной выставки 1889 года, отмечавшей столетие французской революции. Среди 700 проектов, представленных на конкурс, победил проект инженера Густава Эйфеля. Завоевав первую премию, Эйфель воскликнул: «Франция будет единственной страной, располагающей 300-метровым флагштоком!» На самом деле высота башни составила почти 320 метров, и до 1931 года это было самое высокое сооружение в мире.
Башню удалось собрать всего за два года благодаря тому, что Эйфель применил особые конструкционные методы. Например, при выкапывании котлованов для опор, из-за близости реки Сены, он накачивал в рабочее пространство сжатый воздух, чтобы туда не могла проникать вода. Эйфель со своими инженерами рассчитывал силу ветра, чтобы самое высокое сооружение в мире было устойчиво к ветровым нагрузкам. Ажурная конструкция легко продувается воздушными потоками, почти не оказывая им сопротивления. Даже самый сильный шторм, случившийся в Париже, отклонил верхушку башни лишь на 12 сантиметров. Значительно больше на нее действует солнце. Обращенная к солнцу сторона расширяется от жары так, что верхушка отклоняется в сторону на 18 сантиметров.