Проблема управляемого термоядерного синтеза - одна из важнейших задач, стоящих перед человечеством.
Человеческая цивилизация не может существовать, а тем более развиваться без энергии. Все хорошо понимают, что освоенные источники энергии, к сожалению, могут скоро истощиться. По данным Мирового энергетического совета, разведанных запасов углеводородного топлива на Земле осталось на 50-80 лет.
Исследователи всех развитых стран связывают надежды на преодоление грядущего энергетического кризиса с управляемой термоядерной реакцией. Такая реакция - синтез гелия из дейтерия и трития - миллионы лет протекает на Солнце, а в земных условиях ее вот уже пятьдесят лет пытаются осуществить в гигантских и очень дорогих лазерных установках, токамаках и стеллараторах. Однако есть и другие пути решения этой непростой задачи, и вместо огромных токамаков для осуществления термоядерного синтеза можно будет, вероятно, использовать довольно компактный и недорогой коллайдер - ускоритель на встречных пучках.
Для работы Токамака необходимо очень небольшое количество лития и дейтерия. Например, реактор с электрической мощностью 1 ГВт сжигает около 100 кг дейтерия и 300 кг лития в год. Если предположить, что все термоядерные электростанции будут производить 10 трлн. кВт/ч электроэнергии в год, то есть столько же, сколько сегодня производят все электростанции Земли, то мировых запасов дейтерия и лития хватит на то, чтобы снабжать человечество энергией в течение многих миллионов лет.
Кроме слияния дейтерия и лития возможен чисто солнечный термояд, когда соединяются два атома дейтерия. В случае освоения этой реакции энергетические проблемы будут решены сразу и навсегда.
В любом из известных вариантов управляемого термоядерного синтеза термоядерные реакции не могут войти в режим неконтролируемого нарастания мощности, следовательно, таким реакторам не присуща внутренняя безопасность.
Отличительной особенностью термояда является почти полная радиационная безопасность. Специалисты утверждают, что термоядерная электростанция с тепловой мощностью 1 ГВт в плане радиационной опасности эквивалентна урановому реактору деления мощностью 1 КВт - типичный университетский исследовательский реактор. Это обстоятельство во многом является решающим фактором, вызывающим пристальное внимание правительств ведущих стран к термоядерной энергетике при тесном международном сотрудничестве в этой области. Создана специальная международная программа, призванная в ближайшем будущем избавить человечество от надвигающегося энергетического кризиса.
До начала 1990-х годов, ни о каком сотрудничестве в области термояда речи не было. Все усилия двух супердержав были направлены на создание все более мощного термоядерного оружия, а проблемы энергетики рассматривались как "побочный продукт". Тем не менее, в 1954 г. в СССР под руководством Леонтовича в Институте атомной энергии удалось построить первый Токамак. Нарастание мощности термоядерных реакций в середине 1960-х годов позволило серьезно "подтолкнуть" проблему управляемого термоядерного синтеза.
Чернобыльская трагедия, многочисленные аварии на ядерных реакторах военного назначения, как в России, так и США, а, главное, изменение коренным образом общеполитической ситуации в мире привели к тому, что в 1998 г. при участии России, США, стран Европы и Японии был закончен инженерный проект Токамак-реактора "ИТЕР", рассчитанного на долговременное термоядерное горение смеси дейтерия с литием. Программа "ИТЕР" стоимостью 5 млрд. долл. предусматривает строительство в 2010-2015 гг. экспериментального Токамака мощностью 1 ГВТ, а в 2030-2035 годы планируется закончить строительство первого в мире демонстрационного термоядерного реактора производить электричество, избавив нас, таким образом, от проблемы "снабжения".
Відповідь:
4. Тиск, який трактор чинить на поверхню, можна обчислити, використовуючи формулу:
Тиск = Сила / Площа.
У даному випадку ми маємо масу трактора, а не силу. Але ми можемо використати другий закон Ньютона, щоб знайти силу:
Сила = Маса * Прискорення.
Відомо, що прискорення трактора в горизонтальному напрямку дорівнює нулю, оскільки він рухається зі сталою швидкістю. Тому сила, яку він чинить на поверхню, також дорівнює нулю. Тому тиск, який він чинить, також буде нульовим.
Таким чином, в даному випадку тиск, який трактор чинить на поверхню, дорівнює нулеві.
5. Густину бруска можна визначити, використовуючи закон Архімеда, який говорить, що на тіло, занурене у рідину, діє виштовхувальна сила, рівна вазі розгонюваної рідини.
Виштовхувальна сила (Fв) на брусок дорівнює вазі розгонюваної рідини:
Fв = mр * g, де mр - маса розгонюваної рідини, g - прискорення вільного падіння (приблизно 9,8 м/с²).
Знаючи, що маса бруска (mб) дорівнює 700 г (або 0,7 кг), можемо записати рівняння:
Fв = mб * g,
5 Н = 0,7 кг * 9,8 м/с².
Розв'язуючи це рівняння, отримаємо:
0,7 кг * 9,8 м/с² = 5 Н.
Таким чином, виштовхувальна сила на брусок становить 5 Н.
Згідно закону Архімеда, виштовхувальна сила дорівнює вазі розгонюваної рідини, яка дорівнює масі розгонюваної рідини (mр) помноженій на прискорення вільного падіння (g). Тому:
mр * g = 5 Н.
Щоб знайти густину бруска (рб), ми можемо використовувати відношення:
рб = mб / Vб, де Vб - об'єм бруска.
Але відомо, що об'єм бруска зануреного у воду буде рівним об'єму розгонюваної рідини, який можна визначити, використовуючи формулу:
Vр = mр / рр, де Vр - об'єм розгонюваної рідини, рр - її густина.
Знаючи, що густина води приблизно рівна 1000 кг/м³, можемо записати рівняння:
Vр = mр / рр,
Vр = mб / рр.
Розв'язуючи це рівняння, отримаємо:
Vр = 0,7 кг / 1000 кг/м³,
Vр = 0,0007 м³.
Тепер, використовуючи рівняння:
рб = mб / Vр,
рб = 0,7 кг / 0,0007 м³,
рб ≈ 1000 кг/м³.
Таким чином, густина бруска становить приблизно 1000 кг/м³.
6. Спочатку перетворимо швидкість трактора з кілометрів на годину до метрів за секунду:
1 км/год = (1 км/год) * (1000 м/км) * (1 год/3600 с) ≈ 0.2778 м/с.
Тепер ми можемо визначити силу тяги дригуна, використовуючи відому потужність:
Сила тяги (F) = Потужність (P) / Швидкість (v).
Перетворимо потужність з кіловатів на вати:
120 кВт = 120 * 1000 Вт = 120000 Вт.
Тепер підставимо значення потужності і швидкості в формулу:
F = 120000 Вт / 7.2 м/с ≈ 16667 Н.
Таким чином, сила тяги дригуна становить приблизно 16667 Н.