Category: наука

Category was added automatically. Read all entries about "наука".

О да

Первооснов глубочайшая мысль

Я всё же нашёл, что именно в математике принимается на веру. Конечно, это не аксиомы самой математики, аксиомы взяты за факт и от веры не зависят. На веру принимается допущение: "математика соотносится с реальным миром".
В математике два плюс два равно четыре. Это неоспоримо следует из выбранных нами правил. Верим же мы что два яблока и две груши будет четыре фрукта. Причём очевидно, что это так лишь с некоторой точностью и в известных условиях. Но чаще всего вроде бы верно, что и позволяет пользоваться математикой для практических задач.

Также меня сегодня можно поздравлять.
Умолкаю

Популяризации науки способ

Когда Насир ад-Дин Туси поставил перед Хулагу вопрос о строительстве обсерватории, расходы на это показались тому чрезмерно большими. Тогда ат-Туси предложил Хулагу во время ночевки его войска в горах спустить с горы медный таз. Таз, падая, произвел большой шум и панику среди войска, и ат-Туси сказал: «Мы знаем причину этого шума, а войска не знают; мы спокойны, а они волнуются; так же если мы будем знать причины небесных явлений, мы будем спокойны на земле». Эти слова убедили Хулагу, и он отпустил на строительство обсерватории 20 тысяч динаров.

Я же нашёл прекрасную картинку для профиля.
Честно

Умный ты умный, но дурак

Или о гипотетическом столкновении благостных абажюров всесторонне подкованных теоретиков с грубой чугунной жопой реальности: https://doctor-notes.livejournal.com/114898.html
Тушить автомобиль двухлитровой бутылкой воды. Уже хочу на это посмотреть, желательно издалека и с алиби.
В порядке

Кстати о водороде

Случайно насчитал ужасное.
Килограмм водорода имеет энергетическую ценность 141 МДж, так? И объём 11.1 м³ при н.у.
Но сжатие этого килограмма до 700 атм (в баллон, извиняюсь, автомобиля) требует вложения минимум 5100 МДж механической энергии. 11.1 м³ × 700*10^5 Па × ln(700) — все единицы по СИ, результат в Дж.
Значит, или я где-то ошибаюсь, и хранение водорода всё же не требует в 36 раз больше энергии, чем из него можно надеяться получить. Или "водородная энергетика" ещё более безумие, с громадными затратами практически без полезного выхлопа.

Всем спсибо, нашёл ошибку. Конечно, умножать надо объём на давление в одном состоянии. А не объём при н.у. на давление в баллоне. Значит энергия таки меньше в 700 раз, и равна всего 7.3 МДж/кг. Без учёта потерь на сжатие (что очень оптимистично) 5% от энергоёмкости топлива, с учётом — порядка четверти её.
О да

Личного опыта псто

Свежий срачик вызвал на интересную мысль.
Частенько говорят, что современную науку породило христианство, а первые учёные были активно верующими. Только вот в таком виде утверждение несколько неточно.
Вернее будет сказать, что и современную науку, и христианство времён расцвета, и прочие религии, породило одно и то же любопытство человеческого разума. Бог был рабочей гипотезой. Монахи/учёные исследовали Бога и мир одновременно, не разделяя их.
Как бывает с большинством гипотез, он неплохо отвечал на поставленные задачи. Со временем отвечать перестал, устарел, был заменён. В этой гипотезе уже не нуждались. Построенное с её помощью описание мира заработало само. Остальные гипотезы же были менее удачными и Науки породить не смогли, отчего были побеждены уже более простым и быстрым методом. Материально, а не идейно. И остались в режиме legacy-совместимости, для решения примитивных и маргинальных задач, где хватает их точности и надёжности.
В порядке

Не прошло и полувека

…как китайцы родили таки штангенциркуль, показывающий результат в долях дюйма! Традиционно не то и не так, отчего смысл пропал.
6315ca65-c682-4298-89cc-a25b5d683a9d
Доли дюйма прекрасны в качестве номинальных размеров. Которые пишут на чертежах, и к которым применяют допуски изготовители. То есть «5/16 и nice driving fit ±3 thou». Результаты измерений же в них крайне неудобны. Обычный штангенциркуль может уверенно мерить до 1/512 (0.05 мм), электронный неточно до 1/2048 (0.01 мм). И тут встаёт беда с округлением. Вот те же 20.37 мм с картинки. Для конструктора это были просто 13/16 минус 10-11 thou. Фактически же это 0.8020 дюйма или 821/1024 с небольшим гаком.
Если округлять даже до 128-х долей, ошибка будет уже в 3 thou, слишком грубо для штангенциркуля. Если показывать более-менее честно — вот видишь ты на экранчике показание 821/1024. И дальше что? В уме округлять-сокращать дробь, или держать для этого под рукой калькулятор, где тоже надо тыкать много кнопочек наугад.
По уму, измерительный прибор должен выдавать результат в таком же виде, в каком его задумывал создатель. Это обычная дробь не глубже 1/32 или 1/64 (а ещё лучше с выбором из 16-32-64), а к ней поправка в тысячных. То есть те самые «13/16"-11 thou» что были написаны на чертеже. Для полного счастья можно и сторону допуска тоже выбирать: всегда вверх (система вала), всегда вниз (система отверстия), или просто к ближайшему. Как всегда, выбор "тысячных" как 1/1024 резко облегчил бы вычисления, Витворт был неправ.
Недоумение

Характерное водорода продывижение

Очередные клоуны сподвигли достать прикопанную ссылочку на прекрасное: https://boomstarter.ru/projects/572718/avto_na_vode_izmenim_mir_vmeste
Прекрасное начинается же с первой картинки с описанием алиэкспресс-стайл.
embed_asset.png
Дальше восхваляются отстоинства. И теплотворная способность у водорода прекрасная (умалчивая что на килограмм), и запасы водорода неисчерпаемы (где?), и при сжигании выделяет тепловой энергии аж несравнимо (аж более чем в 3 раза!) больше, чем углеводородное топливо (а только что не то же самое было написано?).

А дальше…
"Под воздействием электрического тока происходит её разложения на отдельные составляющие, а именно на два атома водород и кислород.

В результате получается активный газ, который при горении высвобождает энергии в 5 раз превышающую горения бензина или дизельного топлива.

В дальнейшем этот газ смешивается с воздухом и затем подаётся в камеру сгорания. В результате получается максимально качественная горючая смесь, дающая максимальный КПД любому двигателю внутреннего сгорания"
И картинки. Они предлагают получать водород энергией от автомобильного генератора и тут же сжигать смесь в том же двигателе! Наша система нужна каждому человеку у которого есть автомобиль, мой круп.
embed_asset.png
То, что автомобильный двигатель так и жрёт свой бензин, тут скромно полностью умалчивается. ВОДОРОД!!!1111 же! Бесплатно! Максимальный КПД любого двигателя!

Если кто ещё не пони, вот так хипстерам под хайп пытаются продать старую как говно идею об очередном наукообразном приборе для экономии бензина.
Стоит рассмотреть это не только с точки зрения закона сохранения энергии, но и работы того самого двигателя. Водород как топливо имеет забавное свойство: он очень легко воспламеняется. В совсем плохом двигателе это может быть полезно, помогая сжечь смесь, которая просто так гореть не хочет. Только вот такой двигатель сначала надо найти специально сделать. Если же представить, что мы можем подмешать в исправном и современном двигателе к топливу водород в заметном количестве (а не от пары проводков в стакане), всё станет очень плохо. Двигатели на светильном газе имели невыгодные для эффективности степень сжатия 4÷5 и рубашку с холодной водой не просто так. Имели они их потому, что светильный газ имеет в составе водород, а водород при более тёплом приёме воспламеняется преждевременно, не дождавшись зажигания. Современный автомобильный горячий мотор с большой степенью сжатия же он стремительно разнесёт детонацией. Да, такой прибор не просто бесполезно жжёт купленный за деньги бензин, он активно вреден, если случайно заработает.

Однако вера в человечество укреплена. С марта 2017 года конкретно эти клоуны собрали аж 2100 рублей из желаемых трёх миллионов. Окупив этим максимум "экспериментальные образцы".
Ну правда же

Теория подтверждает

и то, что человек и паровоз железная дорога L.B.S.C. был гений. Или не игнорировал практический опыт машин, созданных не без участия настоящих учёных и инженеров. Если кто не в курсе, это создатель миниатюрного паровозостроения таким, каким мы его знаем и любим, почти уже век назад впервые (на спор) доказавший, что "игрушечный паровозик" колеи 2½ (64 мм) может тянуть за собой не пару игрушечных вагончиков, а взрослого человека, и с тех пор создавший больше сотни паровозов, иногда даже удачных.

Главный его "секрет" — то, что котёл надо раскочегаривать горячо и ярко, тогда пара всегда будет достаточно даже с небольшой площади. Маленький и горячий котёл с хорошей тягой всегда обгонит котёл большой, с кучей трубок, но вялым пламенем. Это не только практика, но и физика! Главная проблема котла это теплопередача от горячих, но весьма жиденьких газов, к металлу трубок и стенок. Теплопроводность самого металла ерунда, передача к воде тоже важна, но всяко легче из-за её плотности. Главное препятствие теплообмену газа со стенками же слои самого газа, уже отдавшие тепло. (Снова вовсе неслучайно, эти же слои обеспечивают высокий КПД ДВС, и мне давно пора заводить отдельную кнопку на это буквосочетание) Чтобы эти слои сорвать и размешать с остальным газом, нужна турбулентность (которую без паровой машины тоже изобрели бы несколько позже). А лучший способ её получить — придать газам скорость усиленной тягой. Как показали эксперименты, с принудительной тягой котёл с той же площади выдаёт в разы больше пара, но эффективность его даже лучше, чем с естественной, а выходящие газы холоднее. Парадоксально (на самом деле нет), но перемешивание газов на большой скорости сильнее, чем меньшее время контакта.

Теория рассказывает и что главная проблема паровой машины на насыщенном паре, из-за которой у неё КПД как у паровоза — пропавшее количество, missing quantity. Проще говоря, пар, вместо работы подло превратившийся в бесполезную воду. Ещё немного просочившийся через ссальники, но это мало и исправимо. Как только пар вышел из котла, он тут же начинает конденсироваться, а при любой попытке его заставить расширяться работая, он протестует и конденсируется ещё сильнее. Что забавно, при расширении впустую, на дросселе регулятора, он наоборот становится суше. Решается это многократным расширением, перегревом, паровыми рубашками и перегревом. Многократное расширение (оно же компаунд) проблему обходит, уменьшая перепад давлений и соответственно температур в каждом цилиндре. Но для паровозиков и подобной техники оно непрактично из-за сильно переменных нагрузок. Перегрев же её устраняет почти полностью, и L.B.S.C. в каждом своём котле обязательно ставил пароперегреватель. Без него в маленькой машинке пропажа насыщенного пара может составлять больше половины, и даже двух третьих. Да, именно, машина жрёт пара в три раза больше чем должна, излишками просто плюётся в трубу!

Забавно что проблема конденсации очень нелинейная. Снова потому что хитрая термодинамика. Это вам не идеальный газ, отдающий тепло пропорционально разнице температур (и непропорционально скорости потока, хе). Где насыщенный пар, всегда рядом вода. При расширении пар конденсируется, вода оседает на стенках цилиндра, и отдаёт им тепло. При выпуске же давление падает, горячая вода на стенках наоборот испаряется, отнимая тепло, и весело маша платочком усвистывает на волю. Правильно, зажав тепло когда оно было особенно нужно, и сперев его при первой возможности. Следствие отсюда такое, что чем больше в цилиндре воды, тем больше теряется тепла, тем цилиндр становится холоднее, тем больше в цилиндре воды… Этот процесс не балансируется, и прервать его можно только остановив машину и слив воду, а исключить — подавая изначально более-менее сухой, а лучше хоть немного подогретый пар.
Не менее забавно следствие. У многих модельных котлов пароперегреватели небольшие и не доходят до самых горячих мест топки. Обычно их снисходительно называют "сушилками" и не считают за нужную деталь, часто делая котлы чисто насыщенного пара. Только вот разница между сухим паром из такой сушилки и мокрым "насыщенным" гораздо больше, чем между подсушенным и заметно перегретым. Перегрев улучшает эффективность линейно, на проценты, пропорционально излишку температуры. Сушилка же устраняет потери из-за переиспарения, а это разы.

Ещё одно распространённое заблуждение в модельных кругах — меньшее количество утечек у "скользящего" коробчатого золотника по сравнению с "поршневым" цилиндрическим. Якобы плоскость золотника плотно прижимается к зеркалу давлением пара, сама притирается и устраняет утечки. Да, так устраняются утечки пара. Однако важнее снова утечки воды. Золотник скользит по слою сконденсировавшейся воды, и этот слой попадает то в область горячего пара, то в область холодного, идущего на выхлоп. Верно, снова те же конденсация и переиспарение!
Впрочем, у примитивного цилиндрического золотника, просто притёртого к цилиндру, проблема та же (но справедливости ради от него никто и не пытается требовать герметичности). Золотник с кольцами уже снимает большую часть водяной плёнки, а раздельные золотники (Корлисс, ня) или клапаны решают её полностью.
Monitor everything!

Вдогонку о водороде

В очередном треде об автомобилях и эколохии вылезло упонимание. Изложу кратко то, что надо знать о нём, как о топливе.

Первое и важнейшее: водород — не топливо. Точнее, конечно, не источник энергии. Водород не растёт на деревьях, не бьёт из-под земли, и в чистом виде встречается только на расстоянии не меньше астрономической единицы. Чтобы водород сжечь, водород надо сначала произвести. Производят водород либо громадными затратами энергии из воды, и эту энергию полностью уже не вернуть, или из природного газа.

Водород — лишь средство хранения энергии. Он конкурирует с аккумуляторами, и им уверенно проигрывает.
Жечь его в ДВС хуже, чем топить ассигнациями. При большом тепловыделении он имеет низкую стойкость к детонации, значит придётся использовать низкую степень сжатия, и большая часть его энергии пойдёт не в полезную работу, а на перегрев самого мотора и глушителя.

На водороде прекрасно работают топливные элементы, с КПД достаточно близким к единице. Собственно, это единственное на чём они прекрасно работают, ибо любое другое топливо содержит углерод, а углерод убивает катализаторы. Топливные элементы же имеют небольшую удельную мощность и в автомобиле требуют буферных аккумуляторов, но в целом как источник питания хороши.
Именно топливные элементы использует целый один реально продающийся водородный автомобиль Toyota Mirai. Но он же показывает и главный, практически нерешаемый недостаток водорода.

Водород лёгкий. У него прекрасная энергоёмкость, но энергоёмкость считается на килограмм топлива. Хранить же топливо приходится литрами. В случае газа ещё и атмосферами давления. И вот тут-то всё очень плохо.
Тойота имеет ёмкость 5 кг водорода. Хватает его на пробег, сравнимый с Т-слой, 200-300 км. Но для хранения его используется композитный баллон ёмкостью 80 литров, с давлением до 700 грёбаных атмосфер. Для сравнения, обычно технические газы имеют давление до 150 атм, а дайверы и редкие пневманутые качают до 350, и то воздух. Да, это бомба. Даже когда композитный баллон рвётся без осколков, простого повышения давления достаточно чтобы машина немного полетала, и хватит чтобы убить оказавшихся рядом и тем более внутри. Весит такой баллон около 90 кг, что с самим элементом и буферными аккумуляторами уже не сильно легче чисто аккумуляторной батареи.

Ещё водород выгодно отличается от электричества летучестью и текучестью, то есть способностью просачиваться через уплотнения и даже стенки ёмкостей, попутно растворяясь в металле и делая его хрупким. И покупать его надо только на специальных заправках, от розетки (или бензогенератора, хехе) не подзарядиться никак.

Баллоны высокого давления не теряют ёмкость от использования. Но имеют жёстко ограниченный срок службы. Ограниченный не (только) числом циклов заправки, но и просто годами. Подсевшую аккумуляторную батарею можно мурыжить до полной потери ёмкости, а потом разобрать на банки и выбрать ещё живые для игрушек и фонариков. У десятилетнего баллона судьба одна — на свалку с дырой в боку. Если новый баллон это потенциальная бомба, то просроченный уже бомба взведённая, может взорваться в любой момент. Расскажите тут ещё о запланированном старении.

Да, вопрос объёма водорода успешно решает криогеника. Жидкий водород хоть всё равно лёгкий, но уже не имеет давления и "всего" на порядок объёмнее бензина-керосина. Но это "успешно" окупается только для ракет, а у электромобилей при сильно менее глубокой заморозке уже начинается сверхпроводимость.
В целом на земле водород безнадёжен. Просто из-за физических свойств, никакими хитростями не решаемых.

Collapse )