Документ взят из кэша поисковой машины. Адрес оригинального документа : http://kvant.mccme.ru/pdf/2001/01/31.pdf Дата изменения: Fri Dec 23 19:26:13 2005 Дата индексирования: Tue Oct 2 00:13:19 2012 Кодировка: Windows-1251 Поисковые слова: rigel

ШКОЛА

В

'КВАНТЕ'

31
распределение температуры или концентрации вещества в гораздо более сложной ситуации, чем рассмотренная нами (достаточно симметричная). Скажем, в случае слоистой земли, в которой встречаются к тому же полости, валуны и другие неоднородности. Тогда, пользуясь электро-тепло-массовой аналогией, рассмотренной нами, можно распределение температуры или концентрации смоделировать распределением электрического потенциала в среде с таким же распределением коэффициента электропроводности, как и пространственные распределения коэффициентов теплопроводности или диффузии (массопроводности). Измерение токов и разностей потенциалов более простая проблема, чем измерение температур и концентраций, да и установление электрических полей происходит быстрее. И такое экспериментальное оборудование можно собрать 'на столе'. Подобные 'аналоговые' установки использовались в прикладной физике до развития мощной вычислительной техники. Но и с ее развитием аналогии физических процессов не потеряли смысла только теперь они понимаются как одинаковость уравнений и их решений при одинаковых граничных условиях. Лучше всего эту мысль иллюстрирует цепочка равенств (11). Итак, если у вас есть старый котел или казан не выбрасывайте, а ... подумайте о физике. электроэнергии, нашедшие широкое и разнообразное применение в самых разных сферах жизнедеятельности человека. В настоящее время накоплено огромное количество радиоактивных изотопов. При их распаде выделяется тепловая энергия, которую при желании можно преобразовать в электрическую. Тепловая энергия это конечный продукт торможения в веществе частиц, образующихся при радиоактивных распадах. Первоначально такие источники получили распространение в космосе в необитаемых кораблях, поскольку не надо было беспокоиться о радиационной защите. В дальнейшем они нашли применение и в иных областях человеческой деятельности, где использование других источников энергии либо невозможно, либо совершенно нерентабельно. В 1999 году исполнилось 40 лет со времени разработки первого в мире

шением типа (8):

jT = -

dT dr

,

(9)

где коэффициент теплопроводности среды. И это еще не все. Представим себе, что казан 'равномерно дырявый', и некий добрый человек поддерживает в нем постоянный уровень супа. Тогда содержимое казана плотностью супа будет диффундировать через почву, и рано или поздно установится стационарное распределение этого вещества в пространстве. Ясно, что около казана почва плотностью будет больше насыщена супом, а чем дальше тем меньше. Тут уместно ввести понятие массовой доли диффундирующего вещества С = супа . Будем считать, что эта величина всюду много меньше единицы ('слабый раствор'), хотя и меняется в пространстве. Тогда, по аналогии с двумя ранее рассмотренными случаями, можно сказать, что поток диффундирующего вещества обеспечивается разностью потенциалов Ca C , а в каждой его точке плотность потока jm выражается соотношением типа (8) и (9):

И вот теперь самое замечательное. Все рассмотренные распределения так называемых потенциалов можно записать совершенно одинаково (!):

r - a -

>C



=

T r - T Ta - T
=

>C

=




C r -C Ca - C

>C

=

a r

. (11)



И суммарные потоки соответствующей физической субстанции заряда I, тепловой энергии QT , массы Qm тоже можно записать одинаково:

I= QT = Qm =

1 R

?

a -



D

,

1 RT 1

? ?

Ta - T ,

D

Ca - C , Rm где видны уже знакомое суммарное сопротивление электрическому току R= 1 2 a
,

D

jm = - D

dC dr

,

(10)

а также сопротивления потоку тепла и массы

где D коэффициент диффузии (или, если угодно, массопроводности) среды.

RT =

1 2 a

и Rm =

1 2 aD

.

А какая из всего этого польза? Очень большая. Например, вы хотите узнать

Изотопные источники энергии
О.ЕГОРОВ

О

ния условий жизни человека является количество электроэнергии, которое он потребляет. Большая часть электроэнергии, вырабатываемой сейчас, получается из невозобновляемых источников: угля, нефти, газа. Выработка электроэнергии на атомных электростанциях также требует затрат невозобновляемых ресурсов, в частноЭта заметка является авторским вариантом статьи, опубликованной в научно-популярном журнале 'Электричество и жизнь' (?3, 2000 г.).
8*

ДНИМ ИЗ КРИТЕРИЕВ УЛУЧШЕ-

сти урана-235. В процессе работы реакторов на этом топливе идет захват тепловых нейтронов ядрами урана238, при этом 'нарабатывается' плутоний-239 и множество других радиоизотопов. Само название 'радиоизотопы' означает, что эти вещества радиоактивны, т.е. распадаются с выбросом -частиц, электронов или квантов; при этом выделяется энергия, которую также хотелось бы использовать. В этой заметке мы рассмотрим некоторые радиоизотопные источники

(Окончание см. на с. 34)