Плюсы и минусы атомной энергетики. Перспективы развития атомной энергетики. Каковы плюсы и минусы атомных электростанций
1. ТЭС. Тепловые Энерго(электро) Станции. Базируются на переработке(сжигании) твердых топливных носителей, таких, как например уголь.
1. Большой объем выработки электроэнергии.
2. Наиболее просты в эксплуатации.
3. Сам принцип работы и постройка их очень просты.
4. Дешевы, легкодоступны.
5. Дают рабочие места.
1. Дают меньше электроэнергии, чем ГЭС и АЭС
2. Экологически опасны - загрязнение окружающей среды, парниковый эффект, требуют потребления невозобновляемых ресурсов(как уголь).
3. В силу своего примитивизма являются просто морально устаревшими.
ГЭС - Гидро Электро Станция. Базируются на использовании водных ресурсов, реки, приливно-отливные циклы.
1. Относительно экологически безопасны.
2. Дают в разы больше электроэнергии, чем ТЭС.
3. Могут давать дополнительные подпроизведственные структуры.
4. Рабочие места.
5. Более просты в эксплуатации, чем АЭС. .
1. Опять же, экологическая безопасность относительна(взрыв плотины, загрязнение воды при отсутствии очистительного цикла, нарушение баланса).
2. Большие затраты на строительство.
3. Дают меньше энергии, чем АЭС.
АЭС - Атомные Электростанции. Самые совершенные на данный момент ЭС по уровню мощности. Используют урановые стержни изотопа урана -278 и энергию атомной реакции.
1. Относительно малое потребление ресурсов. Самый главный - уран.
2. Мощнейшие по выработке электроэнергии ЭС. Одна ЭС может обеспечивать целые города и мегаполисы, ближлежащие районы, вообщем, охватывают огромные территории.
3. Более современны, чем ТЭС.
4. Дают большое количство рабочих место.
5. Открывают пути к созданию более совершенных ЭС.
1. Постоянное загрязнение окружающей среды. Смог, радиация.
2. Потребление редких ресурсов - уран.
3. Использование воды,загрязнение ее.
4. Вероятная угроза экологической суперкатастрофы. При потере контроля за ядерными реакциями, нарушениями цикла охлаждения(ярчайший пример обоих ошибок - Чернобыль; АЭС до сих пор закрыта саркофагом, самая страшная экологическая катастрофа в истории человечества) ,внешнем в воздействии(землетрясение, прмер - Фукусима), военной атаке или подрыве террористами - весьма вероятна(или - почти стопроцентна) экологическая катастрофа, а также весьма вероятна угроза взрыва АЭС, - это взрыв, ударная волна, и самое главное, радиоактивное заражение обширной территории, отзвуки такой катастрофы могут поразить весь мир. Потому АЭС является наравне с ОМП(Оружием Массового Поражения) одним из самых опасных достижений человечества, хотя АЭС - это Мирный атом. Впервые АЭС была создана в СССР.
Энергетику необходимо развивать отнюдь не только в направлении использования возонбновляемых ресурсов, а еще также развивать более совершенные типы ЭС, которые будут принципиально новыми по своей основе и типу работы. Гипотетически, в скором времени начнется освоения космоса, также проникновение в другие тайны микромира и вообще, физики могут дать поразительные результаты. Доведение до максимального совершенства АЭС - также перспективный путь развития энергетики.
На данном этапе конечно же, наиболее вероятным и реализуемым является вариант развития ветрогонных комплексов, солнечных батарей и ДОВЕДЕНИЕ до максимального совершенства ГЭС и АЭС.
Плюсы атомной энергетики в сравнении с другими видами получения энергии очевидны. Высокая мощность и низкая итоговая себестоимость энергии открыли в свое время большие перспективы для развития атомной энергетики и строительства АЭС. В большинстве стран мира плюсы атомной энергетики учитываются и сегодня – строятся все новые и новые энергоблоки и заключаются контракты на строительство АЭС в будущем.
Одним из основных плюсов атомной энергетики является ее рентабельность. Она складывается из многих факторов, и важнейший из них – низкая зависимость от транспортировки топлива. Сравним ТЭЦ мощностью 1 млн. кВт и равнозначный по мощности блок АЭС. Для ТЭЦ в год требуется от 2 до 5 млн. тонн топлива, расходы на его перевозку могут составить до 50% себестоимости получаемой энергии, а на АЭС потребуется доставить примерно 30 т. урана, что практически не отразится на итоговой цене энергии.
Также в плюсы атомной энергетики можно смело записать и то, что использование ядерного топлива не сопровождается процессом горения и выбросом в атмосферу вредных веществ и парниковых газов, а значит, строительства дорогостоящих сооружений для очистки выбросов в атмосферу не потребуется. Четверть всех вредных выбросов в атмосферу приходится на долю ТЭЦ, что очень негативно сказывается на экологической обстановке городов, расположенных вблизи них, и в целом на состоянии атмосферы. Города же, расположенные недалеко от атомных станций, функционирующих в штатном режиме, в полной мере ощущают плюсы атомной энергетики и считаются одними из самых экологически чистых во всех странах мира. В них производится постоянный контроль радиоактивного состояния земли, воды и воздуха, а также анализ флоры и фауны – такой постоянный мониторинг позволяет реально оценить минусы и плюсы атомной энергетики и ее влияние на экологию региона. Стоит заметить, что за время наблюдений в районах расположения АЭС ни разу не регистрировались отклонения радиоактивного фона от нормального, если речь не шла о чрезвычайных ситуациях.
На этом плюсы атомной энергетики не заканчиваются. В условиях надвигающегося энергетического голода и истощения запасов углеродного топлива, естественным образом встает вопрос и о запасах топлива для АЭС. Ответ на названный вопрос весьма оптимистичен: разведенные запасы урана и других радиоактивных элементов в земной коре составляют несколько миллионов тонн, и при текущем уровне потребления их можно считать практически неисчерпаемыми
Но плюсы атомной энергетики распространяются не только на АЭС. Энергия атома используется на сегодняшний день и в иных целях, помимо снабжения населения и промышленности электрической энергией. Так, нельзя переоценить плюсы атомной энергетики для подводного флота и атомных ледоколов. Использование атомных двигателей позволяет им долгое время существовать автономно, перемещаться на любые расстояния, а подлодкам – месяцами находиться под водой. На сегодняшний день в мире ведутся разработки подземных и плавучих АЭС и ядерных двигателей для космических летальных аппаратов.
Учитывая плюсы атомной энергетики, можно смело утверждать, что в будущем человечество продолжит использовать возможности атомной энергии, которая при осторожном обращении меньше загрязняет окружающую среду и практически не нарушает экологическое равновесие на нашей планете. Но плюсы атомной энергетики существенно померкли в глазах мировой общественности после двух серьезнейших аварий: на Чернобыльской АЭС в 1986 году и на АЭС «Фукусима-1» в 2011 году. Масштабы этих происшествий таковы, что их последствия способны перекрыть практически все плюсы атомной энергетики, известные человечеству. Трагедия в Японии для ряда стран стала толчком к переработке энергетической стратегии и смещения акцентов в сторону использования альтернативных источников энергии.
Плюсы и минусы Атомных электростанций «Пусть будет атом рабочим, а не солдатом».Плюсы и минусы
Атомных электростанций
«Пусть будет атом рабочим, а
не солдатом».
Устройство АЭС
Атомная электростанция (АЭС) - ядерная установка для производства энергии
Атомная электростанция (АЭС) ядерная установка дляпроизводства энергииПервая в мире промышленная
электростанция – г. Обнинск (СССР) 1954 г.
Мощность 5 МвтЯдерная энергетика - один из наиболее
перспективных путей утоления энергетического
голода человечества в условиях энергетических
проблем, связанных с использованием
ископаемого горючего топлива.
Плюсы и минусы АЭС
Какие плюсы и минусы есть у АЭС?Чего больше?
Плюсы АЭС
1. Потребляет мало топлива:2. Более экологически чистая, чем ТЭС
и ГЭС (которые работают на мазуте,
торфе и другом топливе.): т.к. АЭС
работает на уране и частично на газе.
3. Можно строить в любом месте.
4. Не зависит от дополнительного
источника энергии:На выработку миллиона киловатт-часов
электроэнергии требуется несколько сот
граммов урана, вместо эшелона угля.
Вагон для перевозки ядерного топлива
Расходы наперевозку ядерного
топлива, в отличие
от традиционного,
ничтожны. В России
это особенно важно
в европейской
части, так как
доставка угля
из Сибири слишком
дорога.
Вагон для перевозки ядерного топлива
10. Огромным преимуществом АЭС является её относительная экологическая чистота.
На ТЭС суммарные годовые выбросы вредныхвеществ на 1000 МВт установленной мощности
составляют примерно от 13 000 до 165 000 тонн в год.
11. Подобные выбросы на АЭС полностью отсутствуют.
АЭС в Удомле12.
ТЭС мощностью 1000 МВт потребляет 8миллионов тонн кислорода в год для
окисления топлива, АЭС же не потребляют
кислорода вообще.
13. Наиболее мощные АЭС в мире
«Фукусима»«Брус»
«Гравелин»
«Запорожская»
«Пикеринг»
«Пало Верде»
«Ленинградская»
«Трикастен»
14.
ФукусимаГравелин
Брус
Запорожская
15.
ПикерингПало Верде
Трикастен
Ленинградская
16. Минусы АЭС
1. тепловое загрязнение окружающейсреды;
2. обычная утечка радиоактивности
(радиоактивные выброс и сбросы);
3. транспортировка радиоактивных
отходов;
4. аварии ядерных реакторов;
17.
Кроме того, больший удельный (на единицупроизведенной электроэнергии) выброс
радиоактивных веществ даёт угольная
станция. В угле всегда содержатся
природные радиоактивные вещества, при
сжигании угля они практически полностью
попадают во внешнюю среду. При этом
удельная активность выбросов ТЭС в
несколько раз выше, чем для АЭС
18. Объем радиоактивных отходов очень мал, они весьма компактны, и их можно хранить в условиях, гарантирующих отсутствие утечки наружу.
19. Билибинская АЭС - единственная в зоне вечной мерзлоты атомная электростанция.
Затраты на строительство АЭС находятсяпримерно на таком же уровне, как и
строительство ТЭС, или несколько выше.
Билибинская АЭС - единственная в зоне вечной
мерзлоты атомная электростанция.
20.
АЭС экономичнееобычных тепловых
станций, а, самое
главное, при
правильной их
эксплуатации – это
чистые источники
энергии.
21. Мирный атом должен жить
Атомная энергетика, испытав тяжёлые урокиЧернобыля и других аварий, продолжает
развиваться, максимально обеспечивая безопасность
и надёжность! Атомные станции вырабатывают
электроэнергию самым экологически чистым
способом. Если люди будут ответственно и
грамотно относиться к эксплуатации АЭС, то
будущее- за ядерной энергетикой. Люди не должны
бояться мирного атома, ведь аварии происходят по
вине человека.
Атомная энергетика в основном ассоциируется с Чернобыльской катастрофой, случившейся в 1986 году. Тогда весь мир был потрясен последствиями взрыва атомного реактора, в результате чего тысячи людей получили серьезные проблемы со здоровьем или погибли. Тысячи гектаров загрязненной территории, на которой нельзя жить, работать и выращивать урожай или же экологический способ добывания энергии, который станет шагом в светлое будущее для миллионов людей?
Плюсы атомной энергетики
Строительство атомных электростанций остается прибыльными за счет минимальных расходов на производство энергии. Как известно для работы ТЭС нужен уголь, причем ежедневно его расход составляет около миллиона тонн. К себестоимости угля добавляются расходы на транспортировку топлива, что также стоит немало. Что же касается АЭС это обогащенный уран, в связи с чем происходит экономия и на расходы на транспортировку топлива и на его покупку.
Также нельзя не отметить экологичность работы АЭС, ведь долгое время считалось, что именно атомная энергетика положит конец загрязнению окружающей среды. Города, которые строятся вокруг атомных станций, экологически чистые, так как работа реакторов не сопровождается постоянным выбросом вредных веществ в атмосферу, к тому же использование ядерного топлива не требует кислорода. Как результат, экологическая катастрофа городов может страдать только от выхлопных газов и работы других промышленных объектов.
Экономия средств в данном случае происходит и за счет того, что не требуется строить очистные сооружения для уменьшения выбросов продуктов сгорания в окружающую среду. Проблема с загрязнением больших городов на сегодняшний день становится все более актуальной, так как нередко уровень загрязнения в городах, в которых построены ТЭС, превышает в 2 – 2,5 раза критические показатели загрязнения воздуха серой, золовой пыли, альдегидами, оксидами углерода и азотом.
Чернобыльская катастрофа стала большим уроком для мирового сообщества в связи с чем можно сказать о том, что работа атомных электростанций с каждым годом становится все безопаснее. Практически на всех АЭС были установлены дополнительные меры безопасности, которые во много раз уменьшили возможность того, что произойдет авария, подобная Чернобыльской катастрофе. Реакторы типа Чернобыльского РБМК были заменены реакторами нового поколения, имеющими повышенную безопасность.
Минусы атомной энергетики
Самым главным минусом атомной энергетики является память о том, как почти 30 лет тому назад на реакторе , взрыв на котором считался невозможным и практически нереальным, произошла авария, ставшая причиной всемирной трагедии. Случилось так потому что авария коснулась не только СССР, но и всего мира – радиоактивное облако со стороны нынешней Украины пошло сначала в сторону Белоруссии, после Франции, Италии и так достигло США.
Даже мысль о том, что однажды такое может повториться становится причиной того, что множество людей и ученых выступают против строительства новых АЭС. Кстати Чернобыльская катастрофа считается не единственной аварией подобного рода, еще свежи в памяти события аварии в Японии на АЭС Онагава и АЭС Фукусима – 1 , на которых в результате мощнейшего землетрясения начался пожар. Он стал причиной расплавления ядерного топлива в реаторе блока № 1, из-за чего началась утечка радиации. Это стало последствием эвакуации населения, которое проживало на расстоянии 10 км от станций.
Также стоит вспомнить о крупной аварии на , когда от раскаленного пара от турбины третьего реактора погибло 4 человека и пострадало свыше 200 человек. Ежедневно по вине человека или в результате действия стихии возможны аварии на АЭС, в результате чего радиоактивные отходы попадут в продукты, воду и окружающую среду, отравляя миллионы людей. Именно это считается самым главным минусом атомной энергетики на сегодняшний день.
Кроме того очень остро стоит проблема утилизации радиоактивных отходов, для сооружения могильников нужны большие территории, что является большой проблемой для маленьких стран. Несмотря на то, что отходы битумируются и скрываются за толщей железа и цемента, никто не может с точностью уверить всех в том, что они будут оставаться безопасными для людей много лет. Также не стоит забывать, что утилизация радиоактивных отходов очень дорого обходится, вследствие экономии затрат на остекловывание, сжигание, уплотнение и цементирование радиоактивных отходов, возможны их утечки. При стабильном финансировании и большой территории страны этой проблемы не существует, но этим может похвастаться не каждое государство.
Также стоит отметить, что при работе АЭС, как и на каждом производстве, происходят аварии, что становится причиной выброса радиоактивных отходов в атмосферу, землю и реки. Мельчайшие частицы урана и других изотопов присутствуют в воздухе городов, в которых построены АЭС, что становится причиной отравления окружающей среды.
Выводы
Хотя атомная энергетика остается источником загрязнения и возможных катастроф, все же следует отметить, что ее развитие будет происходить и дальше, хотя бы по той причине, что это дешевый способ получения энергии , а месторождения углеводородного топлива постепенно исчерпываются. В умелых руках атомная энергетика действительно может стать безопасным и экологически чистым способом добывания энергии, однако стоит все же отметить, что большинство катастроф произошло именно по вине человека.
В проблемах, касающихся утилизации радиоактивных отходов, очень важно международное сотрудничество, ведь только оно может дать достаточное финансирование для безопасного и долгосрочного захоронения радиационных отходов и использованного ядерного топлива.
Применение ядерной энергии в современном мире оказывается настолько важным, что если бы мы завтра проснулись, а энергия ядерной реакции исчезла, мир, таким как мы его знаем, пожалуй, перестал бы существовать. Мирное составляет основу промышленного производства и жизни таких стран, как Франция и Япония, Германия и Великобритания, США и Россия. И если две последние страны еще в состоянии заместить ядерные источники энергии на тепловые станции , то для Франции, или Японии это попросту невозможно.
Использование атомной энергии создает много проблем. В основном все эти проблемы связаны с тем, что используя себе на благо энергию связи атомного ядра (которую мы и называем ядерной энергией), человек получает существенное зло в виде высокорадиоактивных отходов, которые нельзя просто выбросить. Отходы от атомных источников энергии требуется перерабатывать, перевозить, захоранивать, и хранить продолжительное время в безопасных условиях.
Плюсы и минусы, польза и вред от использования ядерной энергии
Рассмотрим плюсы и минусы применения атомной-ядерной энергии, их пользу, вред и значение в жизни Человечества. Очевидно, что атомная энергия сегодня нужна лишь промышленно развитым странам. То есть, основное применение мирная ядерная энергия находит в основном, на таких объектах, как заводы, перерабатывающие предприятия, и т.п. Именно энергоемкие производства, удаленные от источников дешевой электроэнергии (вроде гидроэлектростанций) задействуют ядерные станции для обеспечения и развития своих внутренних процессов.
Аграрные регионы и города не слишком нуждаются в атомной энергии. Ее вполне можно заместить тепловыми и другими станциями. Получается, что овладение, получение, развитие, производство и использование ядерной энергии по большей части направлено на удовлетворение наших потребностей в промышленной продукции. Посмотрим, что это за производства: автомобильная промышленность, военные производства, металлургия, химическая промышленность, нефтегазовый комплекс, и т.д.
Современный человек хочет ездить на новой машине? Хочет одеваться в модную синтетику, кушать синтетику и упаковывать все в синтетику? Хочет ярких товаров разных форм и размеров? Хочет все новых телефонов, телевизоров, компьютеров? Хочет много покупать, часто менять оборудование вокруг себя? Хочет вкусно питаться химической едой из цветных упаковок? Хочет жить спокойно? Хочет слышать сладкие речи с телеэкрана? Хочет, чтобы танков было много, а также ракет и крейсеров, а еще снарядов и пушек?
И он все это получает. Неважно, что в конце расхождение между словом и делом приводит к войне. Неважно, что для его утилизации также нужна энергия. Пока что человек спокоен. Он ест, пьет, ходит на работу, продает и покупает.
А для всего этого нужна энергия. А еще для этого нужно очень много нефти, газа, металла и т.п. И все эти промышленные процессы нуждаются в атомной энергии. Поэтому кто бы что ни говорил, до тех пор, пока не будет запущен в серию первый промышленный реактор термоядерного синтеза, атомная энергетика будет только развиваться.
В плюсы ядерной энергии мы можем смело записать все то, к чему мы привыкли. К минусам – печальную перспективу скорой смерти в коллапсе исчерпания ресурсов, проблемах ядерных отходов, росте численности населения и деградации пахотных площадей. Иначе говоря, атомная энергетика позволила человеку еще сильнее начать овладевать природой, насилуя ее сверх меры настолько, что он за несколько десятилетий преодолел порог воспроизводства основных ресурсов, запустив между 2000 и 2010 годами процесс схлопывания потребления. Этот процесс объективно уже не зависит от человека.
Всем придется меньше есть, меньше жить и меньше радоваться окружающей природе. Здесь кроется еще один плюс-минус атомной энергии, который заключается в том, что страны, овладевшие атомом, смогут эффективнее перераспределять под себя скудеющие ресурсы тех, кто атомом не овладел. Более того, только развитие программы термоядерного синтеза позволит человечеству элементарно выжить. Теперь поясним на пальцах, что же это за «зверь» — атомная (ядерная) энергия и с чем ее едят.
Масса, материя и атомная (ядерная) энергия
Часто приходится слышать утверждение, что «масса и энергия одно и то же», или же такие суждения, будто выражение Е=mс2 объясняет взрыв атомной (ядерной) бомбы. Сейчас, когда вы получили первое представление о ядерной энергии и ее применении, было бы поистине неразумно сбивать вас с толку такими утверждениями, как «масса равна энергии». Во всяком случае, такой способ трактовки великого открытия не из лучших. По-видимому, это всего лишь острословие молодых реформистов, «Галилеев нового времени». На деле же предсказание теории, которое проверено многими экспери-ментами, говорит лишь о том, что энергия имеет массу.
Сейчас мы разъясним современную точку зрения и дадим небольшой обзор истории ее развития.
Когда энергия любого материального тела возрастает, его масса увеличивается, и мы приписываем эту дополнительную массу приросту энергии. Например, при поглощении излучения поглотитель становится горячее и его масса возрастает. Однако возрастание настолько мало, что остается за пределами точности измерений в обычных опытах. Напротив, если вещество испускает излучение, то оно теряет капельку своей массы, которая уносится излучением. Возникает более широкий вопрос: не обусловлена ли вся масса вещества энергией, т. е. не заключен ли во всем веществе громадный запас энергии? Много лет назад радиоактивные превращения на это ответили положительно. При распаде радиоактивного атома выделяется огромное количество энергии (в основном в виде кинетической энергии), а малая часть массы атома исчезает. Об этом ясно говорят измерения. Таким образом, энергия уносит с собой массу, уменьшая тем самым массу вещества.
Следовательно, часть массы вещества взаимозаменяема массой излучения, кинетической энергией и т. п. Вот почему мы говорим: «энергия и вещество способны частично к взаимным превращениям». Более того, мы теперь можем создавать частицы вещества, которые обладают массой и способны полностью превращаться в излучение, также имеющее массу. Энергия этого излучения может перейти в другие формы, передав им свою массу. И наоборот, излучение способно превращаться в частицы вещества. Так что вместо «энергия обладает массой» мы можем сказать «частицы вещества и излучение — взаимопревращаемы, а потому способны к взаимным превращениям с другими формами энергии». В этом и состоит создание и уничтожение вещества. Такие разрушительные события не могут происходить в царстве обычной физики, химии и техники, их следует искать либо в микроскопических, но активных процессах, изучаемых ядерной физикой, либо в высокотемпературном горниле атомных бомб, на Солнце и звездах. Однако было бы неразумно утверждать, что «энергия - это масса». Мы говорим: «энергия, как и вещество, имеет массу».
Масса обычного вещества
Мы говорим, что масса обычного вещества таит в себе огромный запас внутренней энергии, равной произведению массы на (скорость света)2. Но эта энергия заключена в массе и не может быть высвобождена без исчезновения хотя бы части ее. Как возникла столь удивительная идея и почему она не была открыта раньше? Ее предлагали и раньше - эксперимент и теория в разных видах,- но вплоть до двадцатого века изменение энергии не наблюдали, ибо в обычных экспериментах оно соответствует невероятно малому изменению массы. Однако сейчас мы уверены, что летящая пуля благодаря своей кинетической энергии имеет дополнительную массу. Даже при скорости 5000 м/сек пуля, которая в покое весила ровно 1 г, будет иметь полную массу 1,00000000001 г. Раскаленная добела платина массой 1 кг всего прибавит 0,000000000004 кг и практически ни одно взвешивание не сможет зарегистрировать эти изменения. Только когда из атомного ядра высвобождаются огромные запасы энергии или когда атомные «снаряды» разгоняются до скорости, близкой к скорости света, масса энергии становится заметной.
С другой стороны, даже едва уловимая разница масс знаменует возможность выделения огромного количества энергии. Так, атомы водорода и гелия имеют относительные массы 1,008 и 4,004. Если бы четыре ядра водорода смогли объединиться в одно ядро гелия, то масса 4,032 изменилась бы до 4,004. Разница невелика, всего 0,028, или 0,7%. Но она означала бы гигантское выделение энергии (преимущественно в виде излучения). 4,032 кг водорода дали бы 0,028 кг излучения, которое имело бы энергию около 600000000000 Кал.
Сравните это с 140 000 Кал, выделяющимися при соединении того же количества водорода с кислородом в химическом взрыве.
Обычная кинетическая энергия дает заметный вклад в массу очень быстрых протонов, получаемых на циклотронах, и это создает трудности при работе с такими машинами.
Почему мы все же верим, что Е=mс2
Сейчас мы воспринимаем это как прямое следствие теории относительности, но первые подозрения возникли уже ближе к концу 19 века, в связи со свойствами излучения. Тогда казалось вероятным, что излучение обладает массой. А поскольку излучение переносит, как на крыльях, со скоростью с энергию, точнее, само есть энергия, то появился пример массы, принадлежащей чему-то «невещественному». Экспериментальные законы электромагнетизма предсказывали, что электромагнитные волны должны обладать «массой». Но до создания теории относительности только необузданная фантазия могла распространить соотношение m=Е/с2 на другие формы энергии.
Всем сортам электромагнитного излучения (радиоволнам, инфракрасному, видимому и ультрафиолетовому свету и т. д.) свойственны некоторые общие черты: все они распространяются в пустоте с одинаковой скоростью и все переносят энергию и импульс. Мы представляем себе свет и другое излучение в виде волн, распространяющихся с большой, но определенной скоростью с=3*108 м/сек. Когда свет падает на поглощающую поверхность, возникает теплота, показывающая, что поток света несет энергию. Эта энергия должна распространяться вместе с потоком с той же скоростью света. На деле скорость света именно так и измеряется: по времени пролета порцией световой энергии большого расстояния.
Когда свет падает на поверхность некоторых металлов, он выбивает электроны, вылетающие точно так же, как если бы их ударил компактный шарик. , по всей видимости, распространяется концентрированными порциями, которые мы называем «квантами». В этом и заключается квантовый характер излучения, несмотря на то, что эти порции, по-видимому, создаются волнами. Каждая порция света с одной и той же длиной волны обладает единой и той же энергией, определенным «квантом» энергии. Такие порции мчатся со скоростью света (собственно, они-то и есть свет), перенося энергию и количество движения (импульс). Все это позволяет приписать излучению некую массу - каждой порции приписывается определенная масса.
При отражении света от зеркала теплота не выделяется, ибо отраженный луч уносит всю энергию, но на зеркало действует давление, подобное давлению упругих шариков или молекул. Если же вместо зеркала свет попадает на черную поглощающую поверхность, давление становится вдвое меньше. Это свидетельствует о том, что луч несет количество движения, поворачиваемое зеркалом. Следовательно, свет ведет себя так, как если бы у него была масса. Но можно ли откуда-то еще узнать, что нечто обладает массой? Существует ли масса по своему собственному праву, как, например, длина, зеленый цвет или вода? Или это искусственное понятие, определяемое поведением наподобие Скромности? Масса, на самом деле, известна нам в трех проявлениях:
- А. Туманное утверждение, характеризующее количество «вещества», (Масса с этой точки зрения присуща веществу - сущности, которую мы можем увидеть, потрогать, толкнуть).
- Б. Определенные утверждения, увязывающие ее с иными физическими величинами.
- В. Масса сохраняется.
Остается определить массу через количество движения и энергию. Тогда любая движущаяся вещь с количеством движения и энергией должна иметь «массу». Ее массой должно быть (количество движения)/(скорость).
Теория относительности
Стремление увязать воедино серию экспериментальных парадоксов, касающихся абсолютного пространства и времени, породило теорию относительности. Два сорта экспериментов со светом давали противоречивые результаты, а опыты с электричеством еще больше обострили этот конфликт. Тогда Эйнштейн предложил изменить простые геометрические правила сложения векторов. Это изменение и составляет сущность его «специальной теории относительности».
Для малых скоростей (от медлительной улитки до быстрейшей из ракет) новая теория согласуется со старой.
При высоких скоростях, сравнимых со скоростью света, наше измерение длин или времени модифицируется движением тела относительно наблюдателя, в частности масса тела становится тем больше, чем быстрее оно движется.
Затем теория относительности провозгласила, что это увеличение массы носит совершенно общий характер. При обычных скоростях никаких изменений нет, и только при скорости 100 000 000 км/час масса возрастает на 1%. Однако для электронов и протонов, вылетающих из радиоактивных атомов или современных ускорителей, оно достигает 10, 100, 1000%…. Опыты с такими высокоэнергетическими частицами великолепно подтверждают соотношение между массой и скоростью.
На другом краю находится излучение, не имеющее массы покоя. Это не вещество и его нельзя удержать в покое; оно просто имеет массу, и движется со скоростью с, так что его энергия равна mс2. О квантах, мы говорим как о фотонах, когда хотим отметить поведение света как потока частиц. Каждый фотон имеет определенную массу m, определенную энергию Е=mс2 и количество движения (импульс).
Ядерные превращения
В некоторых экспериментах с ядрами массы атомов после бурных взрывов, складываясь, не дают ту же самую полную массу. Освобожденная энергия уносит с собой и какую-то часть массы; кажется, что недостающая часть атомного материала исчезла. Однако если мы припишем измеренной энергии массу Е/с2, то обнаружим, что масса сохраняется.
Аннигиляция вещества
Мы привыкли думать о массе как о неизбежном свойстве материи, поэтом переход массы из вещества в излучение - от лампы к улетающему лучу света выглядит почти как уничтожение вещества. Еще один шаг - и мы с удивлением обнаружим то, что происходит на самом деле: положительный и отрицательный электроны, частички вещества, соединившись вместе, полностью превращаются в излучение. Масса их вещества превращается в равную ей массу излучения. Это случай исчезновения вещества в самом буквальном смысле. Как в фокусе, во вспышке света.
Измерения показывают, что (энергия, излучения при аннигиляции)/ с2 равна полной массе обоих электронов - положительного и отрицательного. Антипротон, соединяясь с протоном, аннигилирует, обычно с выбросом более легких частиц с большой кинетической энергией.
Создание вещества
Сейчас, когда мы научились распоряжаться высокоэнергетическим излучением (сверхкоротковолновыми рентгеновскими лучами), мы можем приготовить из излучения частицы вещества. Если такими лучами бомбардировать мишень, они дают иногда пару частиц, например положительный и отрицательный электроны. И если снова воспользоваться формулой m=Е/с2 как для излучения, так и для кинетической энергии, то масса будет сохраняться.
Просто о сложном – Ядерная (Атомная) энергия
- Галерея изображений, картинки, фотографии.
- Ядерная энергия, энергия атома – основы, возможности, перспективы, развитие.
- Интересные факты, полезная информация.
- Зеленые новости – Ядерная энергия, энергия атома.
- Ссылки на материалы и источники – Ядерная (Атомная) энергия.
