Új Szó - Vasárnapi kiadás, 1985. január-június (18. évfolyam, 1-26. szám)
1985-04-05 / 14. szám
A ÚJ szú 17 1985. IV. 5. TUDOMÁNY TECHNIKA A Tesla Lanskroun vállalat automatikus tekercselő berendezései elektrotechnikai iparunk legsikeresebb termékei közé tartoznak. A Szovjetunión, az NDK-n, Magyarországon és Bulgárián kívül eljutottak Angliába, Franciaországba, az NSZK-ba, Hollandiába, s más nyugat-európai országokba is. A konstruktőrök, a technikusok és a munkások közös igyekezete most a berendezések további elektronizálására irányul. A mikroprocesszorok alkalmazása lehetővé teszi a berendezések méreteinek további csökkentését. Ezáltal a gyártás anyagigényessége, az üzemeltetés energiaigényessége, valamint a berendezések ára is csökken. A fejlesztés egyik ilyen jellegű eredménye az MP kondenzátorok készítésére szolgáló automatikus tekercselő. A vállalat minőségvizsgáló műhelyében a felvétel előterében Kveta Duéková a tantálkondenzátorok anód- forrasztására szolgáló félautomata berendezés működését, a háttérben pedig Emil Beneé az egyik új típusú automatikus tekercselő- gép működését ellenőrzi. (A ŐSTK felvétele) Érdekességek, újdonságok ember a legkülönbözőbb célokra igényli az energiát. A lakások kényelmének a megteremtése, az ételkészítés, az ipari és a mezőgazdasági termelés, a közlekedés és a hírközlés egyaránt fogyasztja az energiát. Az emberi élet és tevékenység említett területei az energia különböző fajtáit igénylik, s a konkrét szükségletek kielégítésében nagy szerepe van az energia-átalakításnak. „Az energia nem vész el, csak átalakul.“ Ez a fizika alaptörvénye, amelyet már több mint száz éve megfogalmaztak. Einstein munkáiban ez a törvény lényeges fejlődésen ment át. Einstein felismerte az energia-tömeg ekvivalenciát és ezzel kiterjesztette az energia-megmaradási törvényt a tömegre is, ezért ma már többnyire az energia- és tömegmegmaradás törvényéről beszélünk. E törvény szerint a test minden energiaváltozása tömegének változásával jár együtt. Ebből az is következik, hogy ha valamilyen folyamat eredményeként a folyamatban részt vevő test tömege 1 grammal csökken, akkor 9.1013 J energia szabadul fel. Ennek az összefüggésnek elsőrendű jelentősége van az atomfizikában. A makroszkopikus folyamatok többségénél a tömeg változásától eltekintünk és csak az energiamegmaradás törvényéről beszélünk. Vizsgáljuk meg az energia-átalakulás folyamatát valamilyen gyakorlati összefüggésben, például valamilyen alkatrésznek esztergapadon történő megmunkálásánál. Ahhoz, hogy az esztergagépet beindíthassuk, villamos energiára van szükség, amelyet esetünkben széntüzelésű erőmű szolgáltat. Az alkalmazott tüzelőanyag nagyhőmérsékletű égéstermékeiből származó energiát tekintsük 100 százaléknak, s állapítsuk meg, hogy ennek milyen hányadát hasznosítjuk az említett munkafeladathoz. Az égéstermékek az erőmű kazánjában lehűlnek, hőenergiájukat átadják a hőhordozóként alkalmazott víznek, s ezáltal vízgőz keletkezik. Az égéstermékek azonban sohasem adják át az összes energiájukat a víznek, hanem az erőmű kéményén távozva hőenergiájuk jelentős részét magukkal viszik. A kiinduló energiának körülbelül a 95 százaléka alakul át a vízgőz belső energiájává. A termelt vízgőz bekerül a turbinába, ahol belső energiája átalakul mozgási energiává, amely aztán átadódik aturbinaforgórészének mechanikai energia formájában. A gőz energiájának azonban csak egy része alakulhat át mechanikai energiává. A maradékot elviszi a lehűlő gőz, a kondenzátorban való lecsapódáskor. A korszerű erőmüvekben a turbina forgórészének átadott energia a folyamatba lépőnek mintegy 38 százalékát teszi ki. A mechanikai energia villamos energiává való átalakításakor további veszteségek keletkeznek. Kétszázalékos veszteséget tesz ki a villamos generátor forgó- és állórészének a tekercsein az ún. Joule-veszte- ség. Végeredményben tehát csak 36 százalék kerül a kiindulási energiamennyiségből a villamos hálózatba. A villamos energiát az esztergagép mechanikai energiájává az alkalmazott villamos motor alakítja át. Ennek tekercseléseiben a Joule-hőveszteség kb. 9. százalékot tesz ki. így az esztergapad működő részeihez már csak a kiindulási energia 27 százaléka jut el. Ezzel azonban az energiaveszteség láncolata még nem ér véget. A mechanikai megmunkálás során az alkatrész fel- melegszik. A felhasznált energia jelentős részét átveszi a munkadarabot hűtő folyadék. Tehát arra. hogy a nyers munkadarabból alkatrész legyen, a kiindulási energia egészen kis hányadát (kb. 2 százalékát) fordították. A múltban, amikor még nem ismerték az energia-megmaradás törvényét, az örökmozgó megalkotásáról álmodoztak, vagyis egy olyan gépről, amely munkát végez energiaráfordítás nélkül. Ma magától érthetően senki sem foglalkozik komolyan a gondolattal, hiszen végeredményben az ember csak kis részét fogyaszthatja el hasznosan annak az elsődleges energiának, amelyet a megfelelő cél elérése érdekében felhasznált. Ez főleg a szállítási energiaráfordítás vizsgálatakor szembetűnő. Eszményi gépben, amelyben számításon kívül hagyjuk a súrlódást, a teher mozgatása vízszintes síkon nem kíván energiaráfordítást. Valóságos körülmények között azonban a szállító eszközök által igényelt energia a súrlódási erő és a légellenállás leküzdésére szolgál, vagyis végső soron minden szállítási energiaráfordítás hővé alakul át. Ebben a vonatkozásban érdekesek a következő számok, amelyek 1 t teher 1 km távolságra szállítását jellemzik különböző szállítási módok esetén: energiafelhasználás sebesség Eszerint ugyanazt a hasznos hatást légi szállítással 60-szor több energiával lehet elérni, mint vasútival. Persze a nagyobb energiafelhasználás lényeges időmegtakarítást is eredményez. Azonban ugyanolyan sebességnél (gépkocsi és vasút) az energiafogyasztás különbsége négyszeres is lehet. Ez a példa azt mutatja, hogy az emberek gyakran lemondanak az energetikai gazdaságosság szempontjáról valamilyen más cél elérése érdekében (kényelem, sebesség). Minden valóságos energiaátalakító folyamatban az energia bármilyen formája hővé alakulhat, de a hő szabadon más energiává nem alakulhat át. Ezt mondja ki a hőtan második törvénye. E megfogalmazásban különös jelentősége van a „szabadon“ szónak. Hangsúlyozza a hőenergia azon sajátosságát, hogy az energiaátalakítási folyamatokban nem egyenjogú. Hőből munkát folyamatosan csak valamely munkavégző közeg által nyerhetünk. A munkaközeg bizonyos mennyiségű hót kap az elsődleges energiaforrásból, amit lead a környezetének (víznek vagy levegőnek). A folyamat ciklikusan ismétlődik. A hó átajakításának lehetőségét és hatékonyságát más energiaformává (mechanikus, villamos) elsősorban az a hőmérséklet határozza meg, amelyen a hőmérséklet átadható a munkaközegnek. Ha például 400 K hőmérsékletű (néhány geotermikus forrás hőmérséklete) hőforrásunk van, akkor 1 J ilyen hőből legjobb esetben 0,25 J mechanikai munkát kaphatunk. Ha a hőforrás 1000 K hőmérsékletű, akkor 1 J hőenergiából elvileg 0,7 J mechanikai munka nyerhető. Környezeti hőmérsékletű hőnek (300 K) általában nincs energetikai értéke, mivel belőle nem kapható sem mechanikai munka, sem villamos energia. Ezekből a következtetésekből világosan adódik a hőtan második főtételének bizonyítása, hogy nem hozható létre az ún. másodrendű örökmozgó, vagyis olyan berendezés, amely folyamatosan termelne munkát egy hőforrásból hót elvonva. Ha ez lehetséges volna, akkor a környezetet használva ezen egyetlen hőforrásként, az emberiség kimeríthetetlen energia- forráshoz jutna. A hőenergiát rendeltetésétől függően különböző hőmérsékleteken igénylik. Vízfútéses rendszerekben a víz hőmérséklete 60-70 °C. Vegyipari és más technológiai folyamatokban a hőmérséklet széles skálájával találkozhatunk száztól ezer vagy még annál is több fokig. A kohászati folyamatok közismerten nagy hőmérsékletűek. A hőtan első főtétele szerint semmi akadálya annak, hogy valamely tüzelőanyag pl. 1000 °C hőmérsékletű égéstermékeinek teljes hőjét hasznosítjuk egy fűtőrendszer vizének 70 °C-ra való felmelegítésére. Közismert, hogy az ilyen folyamat a gyakorlatban hatalmas energiaveszteséggel jár. Ennek elkerülésére az égéstermékek T, hőmérsékletű hőjét nem rögtön T, hőmérsékletű fűtési igényre fordítjuk, hanem T,-T2 hőmérséklet tartományban a hőt munkává alakítjuk. Ez például a fútöeröművekben valósul meg, ahol a hőszolgáltatáson kívül villamos energiát is termelünk. KOVÁCS ZOLTÁN MÉLYHŰTÉS A HALTENYÉSZTÉSBEN Ukrajna Tudományos Akadémiájának kutatói eljárást dolgoztak ki a halak hímnemú ivarsejtjeinek mélyhútéses tartósítására. A haltej élő sejtjeit előbb egy olyan oldatba merítik, amely megvédi őket a fagyasztás okozta esetleges károsodástól. Azután az így kezelt sejteket magukban foglaló üvegecskét folyékony nitrogénben mínusz 196 Celsius-fokra lehűtik. Állandó keverés segíti mind a fagyasztásnak, mind a majdani felolvasztásnak a folyamatát. A haltej ily módon mindjárt a halfogás helyén tartósítható. Az ivarsejtek ezután már bármekkora távolságra elszállíthatok, s ott fel- használhatók a mesterséges megtermékenyítés céljára. Ezáltal mód nyílik arra, hogy olyan halfajokat is keresztezzenek, amelyek más-más időben ívnak, illetőleg amelyeknek az élettere távol van egymástól. Ekként már a haltenyésztés területén is mód lesz rá, hogy génbankot szervezzenek. Az ukrán kutatóknak először tokfajok ivarsejtjeit sikerült ezen a módon tartósítaniuk. Most eljárásuk nagyüzemi technológiáját iparkodnak kidolgozni. (Ezt az eljárást akkor érdemes alkalmazni, ha a keresztezéssel gyorsabban fejlődő, a táplálékot nagyobb arányban hasznosító, a betegségeknek jobban ellenálló hibridek jönnek létre.) (Urania) GOMBA FORMÁJÚ ÁRAMLATOK AZ ÓCEÁNOKBAN Az SZTA Sirsov Óceánkutató Intézetének két kutatója a látható és az infravörös sugárzástartományban készített műholdfelvételek elemzésével egy addig ismeretlen vízmogási típust - úgynevezett gomba alakú áramlatokat- fedezett föl. Ez az óceán vékony felszíni vízrétegeiben végbemenő vízmozgás olyan áramlás, amelynek gomba vagy kalap formájú „feje" van, s amelyben a víz ellentétes irányban — ciklon- és anticiklon- szérűén - örvénylik. E felszíni vízáramlatok az emberi szemmel is látható sugárzástartományban akkor különíthetők jól el, ha a víz felszínén valamilyen „nyomjelző“ anyag, például plankton lebeg, vagy jégtáblák úsznak. Infravörös fényben ilyenek hiányában is érzékelhető a különleges áramlás, feltéve, hogy a „gomba“ és a víztömeg között eléggé nagy a hőmérsékleti különbség. A szovjet kutatók a világóceán számos részén - Izlandtól délre, Kamcsatkától keletre, a Fekete-, a Balti- és a Japán-tengerben, a Golf áram vidékén és a kaliforniai áramlás területén - fedeztek föl ilyen, 10-150 km nagyságú, gomba formájú áramlatokat. A kutatók szerint ezek akkor keletkeznek, amikor a felszíni- 1-10 m-es - vízréteget nagy erejű, helyi jellegű impulzusok (széllökések, instabilis áramlási frontok stb.) érik. (Zemlja i Vszelennaja) „Tekercselt“ napkollektorok A vízmelegítésre használt nap-, kollektorok gyártása eléggé anyag- és energiaigényes. Ezért a Prágai Magasépítő Vállalat kutatási és fejlesztési üzemének dolgozói olyan melegítési rendszert állítottak össze, amelyben a hagyományos napkollektorokat mú- anyaqcsó-tekercsek helyettesítik. A berendezés készítői azzal számolnak, hogy a Praha-Krcí-i szolgáltatóüzem hőcserélőjén üzembe helyezett kísérieti rendszer minden négyzetmétere egy év alatt 40 liter könnyű fűtőolajat takarít meg. A berendezést a víz előmelegítésére használják fel, így a szükséges hőmérsékletű melegvíz előállítása lényegesen kevesebb energiát igényel. Mivel a rendszer hőcserélő nélkül is üzemeltethető, ez a jelzett energiamegtakarítás mellett további költség- és fémmegtakarítást is jelent. A felvételen Gabriela Rehbergerová mérnök és Miroslav Kupka mérnök a tetőn elhelyezett napkollektorok felületi hőmérsékletét mérik. (ŐSTK felvétele) Az energia-átalakítás veszteségei
