Я хочу на своем блоге поделиться с Вами своими идеями, мыслями и педагогическим опытом по физике и астрономии

понедельник, 12 октября 2015 г.

Дело о котлах и лошадях.
Некий английский пивовар решил купить одну из первых паровых машин Уатта для привода насоса. Он спросил инженера:
— Сколько лошадей заменит ваша машина?
— Три-четыре примерно...
— Когда я продаю пиво, я же не говорю "в бочке примерно двадцать галлонов", — возразил промышленник, бочка у меня вымерена точно. Я хочу знать, сколько лошадей я перестану кормить?
Тут Уатт задумался, как сопоставить силу лошадей и машины. Он догадался заставить выносливую лошадь работать в упряжи водяного насоса до полного изнеможения, а затем подсчитать, какое количество воды она накачает на определенную высоту. Так и сделали. Средняя работа лошади за одну минуту оказалась равна 33 000 фунтофутов (или 76 килограммометров в секунду в метрической системе мер).
Так в 1784 г. впервые в технике появилось понятие мощности, хотя сам этот термин возник позднее. Уатт предложил измерять мощь машин в "лошадиных силах", так как это было очень наглядно и понятно всем. Правда, международная единица "1 л.с." была принята чуть меньшей — ее округлили до 75 кгм/с.
В 1889 г. (через 70 лет после смерти Уатта) на втором конгрессе электротехников была принята международная единица мощности "ватт" — в честь знаменитого британца. Так как 1 ватт — это, по определению, 1 ньютон на метр в секунду, а один килограмм тянет к земле сила примерно в 9,81 н, то мощность в одну "лошадь" оказалась равна 736 ваттам. Вот такая забавная арифметика.
Любопытно, что на самом деле "одну л.с." могут развивать лишь самые сильные лошади, да и то в течение небольшого времени. Мощность обычной средней кобылки примерно вдвое меньше. Так что тот пивовар сэкономил гораздо больше овса, чем считал Уатт...
Впрочем, споры о том, что выгоднее — лошадь или паровая машина, не утихали еще многие годы. И если на железной дороге пар вытеснил животных очень быстро, то на обычных дорогах только появление бензиновых экипажей окончательно решило судьбу лошадей — новые движки показали кпд гораздо больший, чем у лучших паровых машин.
Но до того целых сто лет паровые дорожные экипажи оставались символом процветания и модным общественным транспортом, особенно в Англии, где даже курсировали междугородные паровые дилижансы. От этой "паровой" эпохи нам осталось любопытное напоминание. "Шофер" по-французски — "кочегар". Это слово закрепилось за водителями автомобилей как раз потому, что первые "само беглые повозки" были паровыми — шоферы кидали в их топки уголь.
Во времена Уатта еще не умели считать коэффициент полезного действия. Даже не было такого понятия — кпд. Ведь ученые еще не умели выражать в одних и тех же единицах механическую работу и количество теплоты, вырабатываемой топливом, а значит, и не могли их сопоставить. Лишь в 1840-х годах появилось понятие кпд. Когда посчитали параметры уаттовских машин, инженеры были удивлены — их кпд не превышал 3%. Именно такая доля энергии, содержащаяся в угле, шла на полезную работу. Но это не помешало изобретению гениального механика завоевать весь свет.

5 комментариев: