Энергетика. ТЭС и АЭС

Всё о тепловой и атомной энергетике

Рождение «движущей силы огня»

Владыка мира Рим, сотрясаемый политическими, военными и религиозными столкновениями, довольствовался производительными силами, почти ни в чем не изменившимися за многие столетия рабского труда. Пример Архимеда, продемонстрировавшего выдающиеся возможности математизации науки и ее связи с практикой, не был подхвачен — общество оказалось к этому неподготовленным. Оригинальные труды и мысли становятся редкостью — изучение «мертвой» природы, когда вокруг клокочет бурная, играющая страстями жизнь, мало кого увлекает. Зато пышно расцветает шарлатанство — астрология и магия…

В 30 г. до н. э. после захвата римлянами Египта заканчивается второй после древнегреческого — александрийский, или эллинистический, период расцвета науки и культуры.

Император Август (63 г. до н. э. — 14 н. э.) установил военную диктатуру и фактически пользовался монархической властью, хотя и сохранял формально республиканские учреждения. Не желая терпеть свободомыслия александрийских ученых, он стал искать идеологическую опору своему режиму в прошлом, у древних греков, тем более что незадолго перед этим одиннадцатый преемник Аристотеля по Ликею Андроник Родосский размножает труды учителя, привезенные Суллой в Рим в качестве военной добычи. Так, после почти 200 лет забвения начинается новая волна интереса к аристотелевской натурфилософии, а достижения александрийского периода становятся чуть ли не крамольными…

Однако до этого два александрийских механика — бывший брадобрей Ктезибий и математик Герон, опередив свое время почти на 1800 лет, успели открыть совершенно новую область науки и техники — пневмо- и теплоэнергетику, а также развить гидромеханику. Причем их труды состояли не из умозрительных рассуждений, а сплошь из экспериментов, под которые подводилась и теоретическая база, не хватало лишь измерений и количественных зависимостей.

Герон

Ктезибий изобрел и изготовил подобие пневматического ружья, нагнетательный насос, родяные часы и даже… водяной орган. Энерготехнической вершиной многочисленных пневматических и паровых устройств, придуманных и построенных Героном, был первый тепловой двигатель — прообраз реактивной паровой турбины — эолопил («Эол» — бог ветра, «пил» — мяч, шар, а в то время считалось, что при подогреве воды получается не пар, а… воздух). Это был металлический шар с впаянными в него на противоположных полушариях открытыми трубками, концы которых загибались в противоположные стороны. В шар наливалась вода и подогревалась до кипения. Пар, выбрасывавшийся из трубок во время кипения, создавал реактивные силы, и шар вращался в трубчатых опорах.

Предполагается, что Герон был учеником Ктезибия, но учитель остался практиком, а ученик в трактате «Пневматика» не только привел описание многочисленных известных и изобретенных им и Ктезибием приборов, но и дал теоретическое объяснение их действия. Парадоксально, но в 1751 г. крупный физик Мушенбрук назовет «Пневматикой» «часть философии, трактующую о боге, духах, ангелах и душах человека и животных»! Таков был регресс этой науки за 1900 лет!

Герон пишет в трактате: «Я счел необходимым изложить все то, что дошло до нас об этом предмете (о воздухе), и прибавить то, что нашли мы сами. Этим будет оказана существенная услуга тем, которые пожелали бы заняться изучением математики, и сверх того… это может принести большую пользу на практике, а также служить предметом большого удивления».

В основу своих теоретических объяснений Герон кладет представления атомистов о наличии пустот между частицами. «Одни утверждают, — пишет он, — что пустоты вообще не существует; другие же полагают, что пустота не может образовывать целых пространств, но что она может заключаться в промежутках между частицами воздуха, воды, огня и других тел. Последнему мнению мы отдаем предпочтение…» «Каким бы образом иначе свет, теплота или другие материальные силы могли проникать в воду, воздух и в другие тела?» Поэтому «смешение воды и вина есть результат проникновения частиц одной жидкости в поры другой», а «сжатие и расширение — это процессы уменьшения или увеличения пор при неизменном размере частиц тел». При отсутствии внешней силы тело занимает естественный объем, и, «наливая воду в пустой на вид сосуд, мы, в сущности, тем самым удаляем из него столько воздуха, сколько наливаем туда воды». И так далее. Процесс нагрева тел заключается, по мнению Герона, в наполнении их пор «огненным телом».

В 76 разделах своей книги Герон рассказывает о множестве пневматических, тепловых и гидравлических приборов и игрушек: насосах, сифонах, автоматически открывающихся дверях, поющих птицах, фонтанах, паровых волчках, эолопиле и т. п.

Здесь мы видим явление исключительное в развитии науки и энерготехники. Прежде всего впервые в противоположность древнегреческой умозрительной натурфилософии экспериментальный метод так широко лег в основу исследований. Кроме того, впервые сознательно и активно были получены и использованы практически в реальных устройствах не существующие в природе искусственные силы (теперь бы мы сказали «виды энергии») сжатого воздуха и пара. И наконец, впервые было продемонстрировано экспериментально множество возможностей практического применения этих сил.

Таким образом, можно сказать, что уже во II—I вв. до н. э. была совершена тихая, почти не замеченная революция в принципах получения «движущей силы» — открыт и экспериментально проверен способ превращения тепла, получаемого от сжигания органического топлива, в механическую работу; более того, создана действующая модель, по существу, универсального теплового двигателя (эолопил). И если бы прогресс зависел только от научно-технических открытий, только от внутренней логики развития науки и техники, то промышленная революция XVII—XVIII вв., возможно, наступила бы на несколько столетий раньше…

Читайте также:

Updated: 04.02.2015 — 08:39
Энергетика. ТЭС и АЭС © 2012 Использование материалов с сайта разрешается при наличии на него активной ссылки без тегов nofollow и noindex.