1. Рецепты искусственных кристаллов
Создавать искусственные кристаллы очень непросто. Науке и промышленности нужны прочные кристаллы, стойкие к действию радиации и другим агрессивным средам. Свойства кристаллов обусловлены их составом, в которые входят бораты алюминия*, иттрий и редкоземельные элементы. Кристаллы с таким составом обладают очень интересными свойствами. Например, луч света, который проходит через кристалл, меняет цвет. Криссталл, содержащий гадолиний, имеет акустические свойства и. т.д.
Лаборатория, где создают новые кристаллы, очень интересна. Сначала расплавляют основные компоненты будущего кристалла, затем туда бросают щепотку редкоземельного элемента. Именно от этого элемента будут зависеть уникальные свойства кристалла. Смесь непрерывно мешают, а затем помещают в печку и при определённой температуре держат иногда месяц, а иногда и больше. За это время могут вырасти небольшие кристаллы размером около сантиметра.
С помощью спектрального анализа специалисты определяют, какое количество редкоземельного элемента перешло в кристалл. После длителльного изучения проблемы стало ясно, что это зависит от размеров атомов элементов. Потому что атомы редкоземельного элемента встают на место атомов основного элемента. Если размеры атомов этих двух элементов похожи, то проблем не бывает, и кристалл содержит много атомов редкоземельного элемента. Кроме того, оказалось, что атомы редкоземельного элемента располагаются в кристаллах неравномерно: в одних частях их много, а в других – мало или совсем нет. А это очень важная информация. Так как физикам и инженерам для их сверхточных и сверхсложных приборов нужны кристаллы однородной структуры. Работа по созданию искусственных кристаллов продолжается.
2. Одно из решений проблемы водоочистки
Проблема очистки воды в последнее время становится всё более острой. Требования экологов становятся всё более строгими, штрафы за загрязнение окружающей среды растут.
В основе работы большинства установок, очищающих воду, лежит принцип фильтрования, а в некоторых используется принцип расщепления загрязнений. Все эти установки имеют ряд проблем. Например, для установок, использующих химию, нужно постоянно покупать реагенты, а в фильтрующих установках необходимо заменять фильтры, так как простое промывание фильтров не дает нужного эффекта.
Специалисты разработали новый метод очистки воды, который можно применять, например, при мытье автомобилей. Здесь используют принцип флотации. Слово “флотация” значит “всплывание”. Суть этого метода заключается в том, что грязную воду, которая образуется при мытье автомобилей, смешивают под давлением с воздухом. Это происходит в специальных ёмкостях. Затем смесь воды и воздуха переходит в другую ёмкость, где давление резко падает. При этом из смеси выделяется воздух в виде пены. Лёгкая пена поднимается на поверхность воды, т. е. всплывает. При этом к пене приклеиваются частички грязи и также поднимаются на поверхность. Грязную пену собирают с поверхности воды с помощью специальных механизмов и удаляют в особые контейнеры. Очищенную воду можно снова и снова использовать для мытья автомобилей. Специалисты подсчитали, что данный метод значительно экономичнее и экологически целесообразнее, чем обычные химические методы или методы фильтрования. Конечно, очищенная таким методом вода может использоваться только в промышленных целях.
3. Мощность
Когда инженеры хотят сравнить действие двух моторов, они прибегают к понятию мощности. Когда машина движется, различные силы: трение, сопротивление воздуха — замедляют движение. Чтобы машина могла это сопротивление преодолеть, требуются затраты энергии. Чем выше мощность мотора, тем быстрее он может производить энергию и тем быстрее едет машина.
Электрическая энергия создаётся различными способами. Во-первых, можно получить её, используя энергию воды на гидроэлектростанции. Обычно, чтобы удержать воду в хранилище, приходится строить высокие дамбы из земли и бетона или камня. Из водохранилища большие трубы доставляют воду вниз, к турбинам, где её ждут специальные водяные колёса, и эти турбины вращают генераторы, которые производят электричество. Электричество невозможно запасти в больших количествах, его приходится производить по мере необходимости.
Другим источником энергии является энергия ветра. 150 лет назад в Голландии и в восточной Англии были тысячи ветряных мельниц, ныне остались лишь единицы. Ветряные мельницы использовались для помола зерна или приводили в движение различные механизмы. Эти мельницы имели крылья, которые вращал ветер. Они поворачивали стержень, соединённый с механизмом внутри мельницы.
Самый обычный способ получения электроэнергии - это использование тепла от сгорания нефти, угля, газа или ядерного топлива. Тепло используется для получения пара, пар вращает турбины, которые приводят в движение генераторы. Большая часть электричества в наших домах производится именно таким способом.
4.Радиация
Радиация - это движущаяся энергия. Такие виды энергии, как тепловое излучение и свет, распространяются невидимыми для глаза [мы не можем их видеть]. Другие виды радиации состоят из мельчайших частиц, которые вылетают из атомов на огромной скорости. Космические лучи состоят из частиц.
Радиоактивные вещества могут порождать смешанную радиацию, часть которой состоит из частиц, а часть - из волн. Говоря о радиации, исходящей от заводов, работающих на ядерном топливе, мы имеем в виду смесь частиц и волновой радиации, которая производится радиоактивными веществами. Учёные используют счётчик Гейгера, чтобы измерить уровень радиации радиоактивных веществ.
Атомная радиация широко применяется в медицине. Слабое радиоактивное излучение позволяет врачам увидеть движение жидкости в теле больного человека, чтобы понять, как работают почки или другие внутренние органы.
Радиоактивные вещества используются в качестве источника мощных гамма - лучей, с помощью которых делаются похожие на рентгеновские снимки изображения зданий, мостов, чтобы обнаружить трещины.
Вокруг нас всегда находится небольшое количество атомной радиации, исходящей от радиоактивных веществ, земли. Такая радиация называется фоновой радиацией. Обычно она не причиняет никакого вреда. Атомная бомба, катастрофа на атомной электростанции создают достаточно радиации, чтобы убить всё живое на нашей планете. Радиоактивный газ или пыль даже много лет спустя могут привести к раковым заболеваниям. Атомные заводы приходится окружать высокими стенами из стали и бетона, чтобы удержать радиоактивное излучение. Люди, работающие с радиоактивными веществами, защищены специальной броней.
5. Свет
Свет - это особого рода радиация, которая распространяется с очень большой скоростью. Она исходит от Солнца или от электрической лампы, от раскалённых или горячих печей, от огня. Свет проходит сквозь космическое пространство и сквозь воздух со скоростью 299000 (двести девяносто девять тысяч) километров в секунду. Если бы мы могли путешествовать с такой скоростью, мы бы за одну секунду семь раз обернулись вокруг Земли.
Свет проходит сквозь прозрачные предметы, такие, как стекло или вода, но отражается теми предметами, которые кажутся нам твёрдыми, например, деревом или глиной. То, что мы видим при наличии освещения, зависит от природы самого света и поверхности, с которой он соприкасается. Большинство поверхностей отражает свет рассеянно, некоторые блестящие поверхности, как зеркало, дают направленное отражение света.
Свет Солнца - это на самом деле смесь цветов, который мы называем спектром. Спектр - это постепенный переход цвета от красного к фиолетовому. За красным начинается излучение, которое мы называем инфракрасным излучением.
За синим концом спектра начинается невидимое ультрафиолетовое излучение.
Волны света состоят из электрических и магнитных импульсов, которые могут распространяться в пространстве.
В современных электрических лампах находится нить, которая раскаляется докрасна при прохождении через неё электрического тока. Эта нить представляет собой тугую и очень тонкую вольфрамовую проволоку. Лампа заполнена газами, которые предотвращают воспламенение вольфрама.
6.Экология
Экология - это наука о том, каким образом живые организмы связаны друг с другом и с окружающей их средой. Каждый организм нуждается в определённых условиях для того, чтобы жить и питаться. Эти условия называются средой обитания.
Живой организм испытывает много разных воздействий. Они называются физическими факторами. Физические факторы окружающей среды включают температуру, свет, воду, состав воздуха, структуру и состав почвы, климат. Растения и животные тоже воздействуют друг на друга. Эти факторы называются биологическими.
Люди, которые изучают экологию, называются экологами. Они должны отмечать и измерять все факторы: они должны сосчитать количество растений и животных разных видов и отметить, где что растёт, кто как перемещается изо дня в день, из сезона в сезон, где и как все они живут и питаются. Затем надо измерить физические факторы: как изменяется кислотность почвы, скорость ветра, интенсивность света, влажность и температура. Сопоставив все эти наблюдения и измерения, экологи смогут установить, в каких условиях нуждается тот или иной вид для выживания и какое воздействие окажут на сообщество растений или животных те или иные изменения.
Растения, животные и среда, в которой они обитают, образуют экосистему. Экосистема может быть маленькой или огромной. Лес и все живущие в нём животные образуют единую экосистему. В каждой экосистеме складываются цепи питания, которые обычно начинаются с зелёных растений. Растения улавливают солнечную энергию и используют её для создания своей пищи в процессе фотосинтеза. Поскольку растения производят пищу для всех остальных организмов экосистемы, они называются первичными производителями.
7.Электроника
Большинство из нас каждый день пользуется электронными приборами дома, в школе или на работе. Электрический ток заставляет работать приборы: в работающем тракторе имеется компьютер, но нет водителя. Электронные схемы контролируют течение слабого электрического тока. Этот слабый переменный ток называют сигналом. Принцип работы электронной схемы основан на том, что слабый сигнал в одной цепи, с лёгким и чувствительным выключателем, может контролировать электрический ток в цепи с лампочкой, которая зажигается от батарейки.
Прежде это контроль осуществлялся с помощью радиоламп, которые были тяжёлыми и слегка походили на электролампы. Потом учёные обнаружили, что они могут добиться того же эффекта с помощью меньших приспособлений, которые называются транзисторами.
Если мы посмотрим внутрь радиоприёмника, мы найдём там множество металлических деталей. Все эти детали нужно было соединить вместе, чтобы создать цепь электрического тока. Обычно эти детали припаивали к специальной панельной доске. Микросхемы всё это изменили. Прежде для работы требовалось множество деталей. Учёные обнаружили, что в настоящее время на маленьком кусочке силикона размером меньше ногтя они могут разместить тысячи таких цепей и различных компонентов. Самые совершенные микросхемы называются микропроцессорами. Их используют в компьютерах.
Возможности электроники безграничны. С её помощью можно контролировать простейшие приборы и управлять самыми сложными самолётами.
8. Автомобили в XXI - ом веке
Каждый год человечество сжигает более 3-х миллиардов тонн нефти и нефтепродуктов. Как известно, для горения нужен кислород, и при горении одного килограмма углеводородного топлива расходуется 15 килограммов воздуха.
Большую долю природных ресурсов нашей планеты используют автомобили, которых сегодня во всём мире около 700 миллионов, а через двадцать лет их будет 1,1 миллиарда. В большинстве автомобилей используют двигатели, работающие на бензине, которые выбрасывают в атмосферу оксиды углерода, азота, серы и т. д. Эта экологическая ситуация заставляет инженеров, физиков и химиков искать новые виды топлива для автомобилей и создавать новые двигатели.
Первое, что приходит в голову, это электродвигатели, но автомобиль не троллейбус, нельзя везде, где ездят автомобили, провести электрические провода. Аккумуляторы очень тяжелы и их приходится часто менять.
Специалисты предлагают новое топливо – водород, при котором автомобильный двигатель будет выбрасывать в атмосферу чистый воздух и чистый водяной пар. Водород можно синтезировать, например, из метанола (CH3 OH) или получать из воды при помощи электролиза.
Сначала инженеры создали модель автомобиля, который на специальных станциях заправляли жидком водородом. При этом система: станция – двигатель автомобиля должна быть строго герметичной, водород находится под давлением в 5 атмосфер при очень низкой температуре. В связи с этим в автомобиле должна быть криогенная установка, другими словами, холодильник. Всё это сложно и достаточно опасно, ведь водород легко взрывается. Поэтому специалисты создали машину, где водород будет получаться из метанола прямо в автомобиле во время работы его двигателя. Эта система безопасна. На одном литре метанола автомобиль может проехать 14 километров. Автомобилестроители считают, что создание этого автомобиля – это начало нового этапа цивилизации.
9. Нефть
Нефть - одно из важнейших веществ в современном мире. Из неё делают топливо для транспорта и электростанций. Её используют при изготовлении многих видов пластмассы, различных химических соединений. Нефть очень полезна для нас, но она может причинить большой ущерб. К примеру, если нефть выльется в море, она нанесёт огромный вред природе. Кроме того, мы сжигаем слишком много нефти, а это вредит атмосфере.
Нефть - это останки растений и животных, которые обитали в море миллионы лет назад. Когда они умирали, они опускались на дно, их заносило слоями песка и грязи.
Сегодня нефтедобывающие компании разыскивают нефть под дном океана или под землёй - там, где раньше был океан. Поиски нефти начинают геологи, которые определяют, где можно найти подходящее залегание породы. Затем это место исследуют учёные-геофизики, они измеряют малейшие отклонения в магнитном поле и гравитации, которые могут что-то подсказать о природе залегающих под землёй пород. Затем они взрывают землю, чтобы направить взрывную волну вглубь пород. Регистрируя эхо, они могут установить, каким образом распределяются слои породы. Если эти признаки окажутся обнадёживающими, учёные приступают к пробному бурению, чтобы убедиться, можно ли здесь добыть нефть. Нефть выкачивается наверх через бурильное отверстие, которое превращается в нефтяную скважину.
Нефть, добываемую из скважин, называют сырой нефтью. По нефтепроводу, в танкерах, по железной дороге или по шоссе её доставляют на нефтеперерабатывающий завод. Сырая нефть представляет собой смесь нескольких веществ. На перерабатывающем заводе их отделяют друг от друга.
Бензин используется как топливо, а также при изготовлении пластмасс и разных химических соединений. Керосин используется как ракетное топливо и в керосиновых горелках. Кроме того, из нефти получают газ, похожий на природный. Его используют для получения других веществ.
10. Свойства строительных материалов
Основными преимуществами полимерных листов для облицовки стен, пола, потолка, фасадов зданий и тротуаров перед ними являются высокий эстетический уровень, способность длительно сохранять цвет, сохранение блеска их поверхности даже после длительного использования, ударная прочность и устойчивость к повышенной температуре, стабильность размеров.
Достоинствами этого материала для реклам и вывесок являются: прозрачность, выраженные светорассеивающие свойства, простота, обработки и высокая пригодность для горячей формовки, прочность и легкость.
Материалы, выпускаемые фирмой, отличаются высокой устойчивостью к различным внешним факторам. Материалы стойки к действию ультрафиолетовых лучей, обладают ударной прочностью, устойчивы к неблагоприятным погодным факторам, а также устойчивы в условиях повышенной температуры и перепада температур. Материалы характеризуются долговечностью.
Это податливый при обработке, но прочный материал. Его гладкая и непростая поверхность не стареет и легко подвергается очистке. Материал экологически чистый и повторно используемый. При его сжигании не образуется никаких ядовитых газов, и сам он может быть полностью использован повторно после его переработки.
Высокоскоростные двери и ворота являются средством полной сверхбыстрой преграды для воды, пыли, утечки тепла, сквозняков. Эти двери ворота никому и ничему не могут повредить. Они отличаются полной безопасностью.
Компактный высокопроизводительный станок, обеспечивает бесшумность и быстроту работы и очень низкую вибрацию, надёжность, стабильность, плавность изменения скорости работы. Модель компактная, дружественная к пользователю и безопасная. В станке нет острых углов и травмирующих деталей, он требует минимальной смазки.
Стеллажи для офисов отличаются компактностью, вместимостью, пожаробезопасностью и мобильностью. Содержат конфиденциальные файлы, запирающиеся на ключ. Стеллажи характеризуются простотой установки. Благодаря антискользящему и водоотталкивающему основанию шкафы могут быть просто поставлены на пол без крепления их винтами. Фронтальная поверхность перемещается бесшумно.
