Количества электронов

Достаточно сказать, что в США только энергия ветра в 10 раз превышает предполагаемую потребность в энергии в 2000 г., а в СССР энергия речных течений в 3—4 раза больше всего количества электроэнергии, произведенного в 1975 г. всеми ГЭС и ТЭС страны. Энергия же солнечного излучения, как уже говорилось, в несколько раз превосходит все потребности человечества в энергии.

Чтобы достичь выработки такого огромного количества электроэнергии, необходимо использовать все природные богатства СССР. Наши энергетические ресурсы — уголь, нефть, газ, торф, «белый уголь» — настолько велики, что могут длительное время удовлетворять потребности народного хозяйства. Нам приходится искать не источники энергоснабжения, а способы получения наиболее дешевой энергии. Коммунистическая партия и Советское правительство наметили курс на преимущественное строительство тепловых электростанций при пропорциональном строительстве гидроэлектростанций. В последние годы был достигнут самый высокий за все время развития советской энергетики уровень ввода в действие мощностей тепловых электростанций.

строить транспортный трубопровод длиной 800 км, который ежегодно сможет пропускать 3 млн т черного угля, то себестоимость такой транспортировки окажется в 1,7 раза ниже (!), чем передача эквивалентного количества электроэнергии.

Однако летом в результате кондиционирования воздуха перегружаются некоторые электроэнергетические сети и нарушается их работа— свидетельством тому являются крупные аварии, имевшие место в энергосистеме, обслуживающей Нью-Йорк. Строится больше электростанций для производства большего количества электроэнергии, что ведет к увеличению сопутствующих выбросов (дым, углекислый газ, теплота и т. п.). Более того, многие установки по кондиционированию воздуха, особенно мощные, очень неэффективны.

Оценить ресурсы геотермальной энергии — задача трудная; любая количественная оценка на сегодняшний день, вероятно, неточна, однако не настолько, чтобы серьезно изменить сделанные выводы. Использованный метод оценки состоял в обследовании всех известных в мире районов геотермальной активности и определении количества теплоты, содержащейся в этих районах на глубине до 19 км. При этом методе геотермальные ресурсы были оценены в 4-Ю22 Дж. (В США сосредоточено около 10 % суммарных мировых ресурсов геотермальной энергии, в основном в западных штатах). Допустим, что из этого количества энергии 1 % может быть преобразован в электроэнергию при КПД=25%. В этом случае общее производство электроэнергии составит 1020 Дж. Для выработки такого количества электроэнергии, скажем за 50 лет, понадобилось бы построить геотермальные электростанции общей установленной мощностью 60 ГВт. Это в 120 раз больше всей установленной мощности действующих геотермальных электростанций США. Однако эта мощность одного порядка с мощностью, которую можно получить при освоении всего потенциала прилив-' ной энергии.

2. Оцените количество электроэнергии, которую вы расходуете в течение недели. Учтите бытовые электроприборы, освещение и отопление аудиторий, кино и т. п. Оцените, какое количество автомобильных аккумуляторов потребуется для запасания этого количества электроэнергии.

Теплота, извлекаемая из земных недр при помощи современных методов, может обеспечить производство значительного количества электроэнергии. Многие полагают, что имеются и другие области применения геотермальных энергоресурсов, которые позволят расширить возможности этого источника энергии. В настоящем разделе анализируется ряд существующих и предлагаемых методов использования геотермальной, энергии, рассматривается природа источников геотермальной теплоты, механизм ее использования, экологические проблемы, связанные с разработкой геотермальных месторождений. Отдельные методы использования геотермальной энергии носят умозрительный характер и рассматриваются вкратце, особенно экономические аспекты проблемы.

Вследствие этого как вариант обычных наземных ГАЭС были предложены подземные ГАЭС. Вода аккумулируется в небольшом верхнем водохранилище, откуда она по напорному трубопроводу направляется на турбины, расположенные в подземном машинном зале ГАЭС, который может находиться на тысячу метров ниже верхнего водохранилища. Создание столь больших напоров позволяет получать значительное количество электроэнергии при относительно небольшом, необходимом для этого количества объеме воды. Известно, что чем больше напор воды, тем меньше ее нужно для выработки одного к того же количества электроэнергии. Отработанная на турбинах вода отводится в подземное водохранилище. Подземные выемки для здания ГАЭС и нижнего водохранилища могут быть образованы с помощью бурения в скальных породах северовосточных, северных и западных районов США. Технология такого бурения существует, а соответствующие высоконапорные турбины и насосы могут быть изготовлены. В нескольких таких местах проводятся инженерные исследования, и первая подземная ГАЭС может быть скоро создана. Могут быть использованы также существующие выемки в виде заброшенных шахт.

Второй проблемой развития электросетей является дальнейшее повышение параметров линий электропередачи. Линии высоких параметров необходимы и для решения проблемы передачи большого количества электроэнергии из восточных районов в центр страны на расстояние до 3500 км.

Линии постоянного тока сверхвысокого напряжения, кроме передачи большого количества электроэнергии на дальние расстояния, в оптимальном сочетании с мощными электропередачами переменного тока будут играть в ближайшие 20—25 лет важную роль в дальнейшем формировании ЕЭС СССР и в улучшении электроснабжения страны. Решение нарастающих по важности и сложности (по мере развития ЕЭС СССР) вопросов обеспечения надежности и качества электроснабжения (поддержание стабилизированных в узких пределах частоты и на-

Линии постоянного тока сверхвысокого напряжения, кроме передачи большого количества электроэнергии на дальние расстояния, в оптимальном сочетании с мощными электропередачами переменного тока будут играть в ближайшие 20—25 лет важную роль в дальнейшем формировании Единой электроэнергетической системы Советского Союза и в улучшении электроснабжения страны.

При дальнейшем повышении плотности тока потенциал смещается в отрицательном направлении сначала постепенно, а затем ход изменения потенциала катода приобретает крутой характер (участок Б). Резкое смещение потенциала соответствует такому положению, когда весь кислород, который может поступать вследствие диффузии к поверхности катода, используется. В прикатодиом слое резко меняется концентрация кислорода, т. е. имеет место концентрационная поляризация. Поэтому небольшое увеличение плотности тока приводит к значительному увеличению количества электронов на катоде, а следовательно, к увеличению плотности зарядов в отрицательной обкладке двойного слоя, т. е. приводит к резкому смещению потенциала в отрицательную сторону.

где =3 — коэффициент надежности, характеризующий допустимое отношение сигнал/шум; о) = 0,02 — относительный уровень шума, зависящий от количества электронов N, падаю-

1. Движение катионов и анионов может происходить по междоузлиям, т. е. по промежуткам между ионами в кристаллической решетке пленки. При этом одновременно с катионами происходит движение по междоузлиям эквивалентного количества электронов.

Электрохимическая коррозия наблюдается при взаимодействии металла с электролитом. Это наиболее распространенный вид коррозионного разрушения. Электрохимическая коррозия протекает по двум самостоятельным, но сопряженным процессам, анодному и катодному. Анодный процесс состоит в непосредственном переходе атомов металла в раствор в виде гидратированных ионов и оставлении эквивалентного количества электронов в металле. Катодный процесс — в ассимиляции оставшихся в металле элек-

При температуре тела выше абсолютного нуля некоторое количество электронов, зависящее от температуры и величины запрещенной зоны, может обладать необходимой для перехода энергией и находиться в свободной зоне; в основной зоне будет находиться равное количество незанятых уровней. Переход электронов из одной зоны в другую является непрерывным процессом, и состояние, характеризующееся наличием в среднем некоторого количества электронов в свободной зоне и равного ему количества незанятых уровней в основной зоне, является состоянием динамического равновесия, соответствующего данной температуре тела. Между указанными классами твердых тел нельзя провести резких границ; некоторые кристаллические-твердые тела проявляют свойства, характерные для нескольких типов связи.

При электрохимической коррозии одновременно протекают анодный и катодный процессы (рис. 1). Анодный процесс связан с переходом металлических ионов в электролит с оставлением определенного количества электронов на поверхности, по реакции Ме+ + e+nH2O = Ме^пН^О+е.

Анодные участки (аноды) обладают более отрицательными электродными потенциалам:» в данных условиях. На анодном участке происходит переход металла в .раствор в виде гидратированно'го иона с оставлением соответствующего количества электронов на поверх-

1) анодный процесс — переход металла в виде ионов в раствор с освобождением эквивалентного количества электронов;

валентности растворитель и растворенный элемент (рис.3.2). Упрочняющее влияние легирующих элементов сохраняется по крайней мере до 815 °С [2]. Фляйшер [4] полагает, что влияние валентности может выразиться в различии сплавов по величине модуля упругости. Эта точка зрения подробно рассмотрена в следующем разделе. С другой стороны, влияние валентности может проявиться через уменьшение энергии дефектов упаковки, как это происходит у сплавов с решеткой г.ц.к. с увеличением количества электронов на атом. В литературе [5] имеются сведения о корреляции между количеством электронных вакансий Nv и энергией дефектов упаковки.

Рассмотрим несколько примеров. Щелочной металл натрий (г = 11) имеет электронную структуру Is22s2pe3sl. Уровни п= 1 и п = 2 в атоме полностью заняты, соответственно они будут заполнены и в кристаллическом теле. Зона п = 3 не занята полностью. В зоне 3s имеется 2N состояний, из которых заняты только N, а в зоне Зр, которая, как показывают расчеты, перекрывается с зоной 3s, имеется QN свободных состояний. По указанным причинам натрий — хороший проводник. Даже приложение слабого электрического поля (или тепловой, световой, магнитной энергии) приводит к возбуждению огромного количества электронов и переходу их на свободные орбиты. Другой щелочной металл — бериллий (г = 4) имеет электронную структуру Is22s2; зоны Is и 2s заполнены, но зона 2р, свободная от электронов, перекрывается с зоной 2s, вследствие чего возникают условия, необходимые для металлической проводимости.

Transition metal — Переходный металл. Металл, в котором доступные электронные энергетические уровни заняты таким способом, что d-полоса содержит менее максимально возможного количества электронов (десять на атом), например железо, кобальт, никель и вольфрам. Отличительные свойства переходных металлов следуют из особенностей электронной конфигурации.