Открытия и изобретения, о которых должен знать современный человек
Шрифт:
Окрыленный успехом Стефенсон построил первую настоящую железную дорогу. Открытие этой дороги, над проектом которой Стефенсон работал еще с 1825 г., состоялось в 1829 г. Дорога связала города Ливерпуль и Манчестер. Первый проезд по ней носил характер технического состязания. К тому времени несколько других видных изобретателей создали свои паровозы.
На станции Рейнхилл состоялись паровозные гонки, в которых приняли участие 4 машины. Фактически должны были участвовать 5 паровозов, но отстраненный от состязания оказался лишь макетом: внутри устройства находились лошади. Паровоз Стефенсона назывался «Ракета» («Рокет»). Со стороны остальных изобретателей были выставлены паровозы «Упорство» («Персеверанс»), «Несравненный» («Сан-парей») и «Новинка» («Новелт»).
Баварское медицинское общество резко критиковало новомодные транспортные средства, утверждая, что они вредят здоровью. Паровоз может вызвать у человека болезнь скорости. «Совершенно очевидно, — вынесли свой приговор доктора, — что быстрое движение должно вызвать у пассажиров заболевание мозга, своего рода буйное помешательство… Государство обязано защитить по крайней мере зрителей, ибо вид быстро мчащейся паровой машины может вызвать подобное заболевание у них».
Первый автомобиль, как и следовало ожидать, не был оснащен двигателем внутреннего сгорания. Это была паровая колесница, похожая на трехколесную телегу. Двигатель представлял собой паровой котел, сильно напоминающий чайник, который размещался в передней части машины. Создателем авто был французский изобретатель, капитан артиллерии Н.-Ж. Кюньо, который сконструировал свое детище в конце 1770-х гг. Уже в 1779 г., т. е. задолго до изобретения паровоза (!), машина была построена и использовалась как транспортное средство.
Вода в котле кипела не постоянно, а с перерывами в 15 мин. Четверть часа автомобиль двигался за счет накопленной энергии и покрывал за это время до 1 км. В течение последующих 15 мин воду вновь кипятили. Несмотря на сравнительный успех паровозной техники в начале 1830-х гг., паровые автомобили тогда не пользовались популярностью. Английское правительство издало к 1831 г. около полусотни указов, ограничивающих свободу передвижения посредством автотранспорта.
В 1865 г., когда паровоз и пароход окончательно отстояли свои позиции, автомобиль подвергся еще большим гонениям. Кульминацией этих гонений стал выход в свет «Закона о локомотивах». Изданный английскими властями, этот «Закон» строго регламентировал правила езды на авто. Ни один паровой автомобиль не мог в пределах города двигаться быстрее 4 км/ч (!), причем такую машину должен был сопровождать человек с флажком — всадник, который ехал перед автомобилем и оповещал о движении транспорта пешеходов и извозчиков.
Британские власти всячески препятствовали распространению паровых автомобилей и инженерным работам по их усовершенствованию.
Сходной позиции придерживались и прочие правительства во всем мире, хотя сегодня ясно, что паровой транспорт экологически чистый и безопасный. Помощниками правительств в начале XX столетия стали автомобильные магнаты — компании «Форд», «Олдс» и др. После того как паровой автомобиль победил на гонках во Флориде (США) в 1906 г., монополисты поняли, что проиграют в этой конкуренции. Паровой автомобиль развил скорость 205 км/ч, о чем в те времена не могли мечтать разработчики бензиновых двигателей.
Что касается бензинового двигателя, то он был изобретен только в 1868 г. французом Авелем. Судьба этого устройства интересна.
Когда закончились конструкторские работы по созданию «газолиновой повозки», как ее окрестили историки, началась франко-прусская война. Изобретатель, желая скрыть свое детище от прусской армии, зарыл повозку в защитный насыпной вал, перекрывавший неприятелю подступы к Парижу. После расчистки вала автомобиль обнаружить так и не удалось.
В
Законы газов
Учение о теплоте успешно развивалось во многом благодаря прогрессу в ряде остальных физических наук. Фундамент теоретических и практических знаний ученых и изобретателей XVII–XIX вв. опирается на положения о способности водяного пара совершать работу и о молекулярном строении вещества. Однако эти положения и сами должны иметь некий базис. Таковой возник после открытия давления воздуха, а впоследствии дополнился изучением свойств газообразных веществ. Механика и кинетическая теория газов, бурно развивавшиеся с середины XVII в., обогатили представления физиков о процессах в системах молекул и способствовали разработке замечательных технических изобретений.
Открытие параметров газа
Термин «газ» ввел голландский химик Я. Ван-Гельмонт для обозначения всех веществ, пребывающих в газообразном состоянии. Это слово происходит от древнегреческого «хаос», которое имеет два значения — беспорядок и сияющее пространство. Ван-Гельмонт выбрал, в чем он сам впоследствии признавался, последний вариант. Тем самым химик намеревался уже в самом названии показать, что газ «ничем не отличается от хаоса древних».
Сегодня физикам известно, что для описания газа вполне подходят оба значения слова «хаос», потому что молекулы газа находятся в крайне беспорядочном состоянии. И все же мы всегда имеем дело с газом как сколько-нибудь упорядоченной физической системой. Дело в том, что подлинный беспорядок в газе возникает лишь во время рассеивания его в мировом пространстве.
Огромные, растянувшиеся подчас на сотни миллиардов километров туманные скопления холодного газа во Вселенной расширяются во всех направлениях, встречая лишь слабое сопротивление космической среды, а именно одиночных частиц и излучения. Молекулы и атомы расходятся по разным направлениям. Лишь конечность скорости препятствует стремительному рассасыванию газовых туманностей.
На Земле и других планетах газ пребывает в более или менее упорядоченном состоянии. Во-первых, благодаря силе тяжести, действующей на все без исключения планетные тела, газ здесь обладает весом. Далее (о чем уже сообщалось в разделе о давлении воздуха) в замкнутом пространстве газообразное вещество приобретает давление. Если в мировом пространстве значительно разреженные туманности не обладают реальной температурой, то газы в ограниченном объеме способны аккумулировать лучистую энергию солнца.
Температура, в свою очередь, влияет на давление. Например, земной воздух от неоднородного нагрева становится легче в одной местности и вытесняется более прохладным и тяжелым, поступающим из соседних регионов. Перемещения легких и тяжелых масс связаны с неравномерным распределением воздушного давления и порождают потому ветер и перемены погоды. Воспетые романтиками морские бризы являют собой типичный пример замены воздушных теплых и холодных масс на границе суши и моря в течение суток.
Не менее часто случается наблюдать и другой процесс. Знаете ли вы, отчего на больших высотах воздух холоден, хотя он там ближе к потоку солнечной энергии? Солнце не нагревает воздух напрямую, он получает солнечное тепло, отраженное землей или отданное океаном. Поэтому теплые массы воздуха скапливаются в приземном слое. Они легче, чем вышележащие холодные массы, а потому постепенно вытесняются ими. Легкий воздух вытесняется тяжелым вверх, расширяется в высших слоях атмосферы, где пространство больше, и оттого остывает.