Эрик Роджерс - Физика для любознательных. Том 3. Электричество и магнетизм. Атомы и ядра

Новый элемент был получен на 60-дюймовом циклотроне в Беркли при бомбардировке α -частицами с энергией 35 миллионов электронвольт нескольких миллионных долей грамма кюрия-242 . 60-дюймовый циклотрон, в котором впервые получены и пять других искусственных элементов, был предпочтен в этой работе гигантскому 184-дюймовому по той причине, что последний дает а-частицы с энергией 400 Мэв , которые раскалывают ядра мишени вместо того, чтобы захватываться ими. 98-й элемент имеет период полураспада только 45 мин, и поэтому трудно было выделить то крошечное количество, которое получилось. Он был опознан только потому, что калифорнийские ученые смогли предсказать его период полураспада и химические свойства. Хотя элемент, пожалуй, никогда не будет получен в весовых количествах, его свойства имеют значительную теоретическую важность . Этот элемент — гомолог диспрозия, 66-го элемента, который входит в серию редкоземельных элементов, начинающуюся с лантана.

Успешная идентификация 98-го элемента, основанная на предсказании, подтверждает теорию того, что искусственные элементы, располагающиеся за ураном, входят во вторую редкоземельную серию, чьим прототипом является элемент 89 — актиний. Если эта теория правильна, можно ожидать открытия еще пяти новых элементов, которые завершат серию.

55. ЧЕЛОВЕЧЕСКАЯ ЭНЕРГИЯ

Человек получает в день с пищей 3000 ккал. На поддержание его дыхания и прочее им расходуется 1500 ккал в день, а на прогулки в свободное время он тратит еще 1000 ккал. Его работа состоит в том, что он носит тяжести вверх по лестнице . Ежедневная работа, только восхождение наверх по лестнице и переноска тяжести, стоит ему 200 ккал, и еще 800 ккал он тратит в виде выделяющегося тепла.

а) Сколько нужно ему еще пищи, чтобы полностью скомпенсировать все расходы?

б) Ниже указано, что ему делать, чтобы выполнить работу. В каждом случае скажите, думаете ли вы, что это поможет ему (да или нет), и дайте краткое обоснование (~2 строчки) вашему ответу, предположите, что в каждый МОМЕНТ ЧЕЛОВЕК МОЖЕТ ВОСПОЛЬЗОВАТЬСЯ ТОЛЬКО ОДНИМ СОВЕТОМ,

1) Есть больше сладостей.

2) Твердо решить не сдаваться (не принимая других мер> которые перечислены здесь).

3) Использовать свои жировые запасы и, может быть, некоторые другие ткани своего тела.

4) Пить воду всякий раз, когда почувствуется усталость.

5) Держаться за перила лестницы, поднимаясь вверх, и подтягиваться на руках, чтобы помочь ногам.

6) Подниматься на эскалаторе, приводимом в действие электрическим мотором.

7) Оставаться внизу и использовать систему блоков, чтобы поднимать грузы, которые ему нужно нести наверх.

8) Спокойно стоять или лежать в постели в свободное время вместо прогулок.

9) Приспособить себе противовес, привязав к плечам канат и перекинув его через абсолютно гладкий блок, который находится на верху лестницы, к свободному концу каната привязать груз, немного меньший, чем его собственный вес (когда он не нагружен).

56. ИССЛЕДОВАНИЯ ПО ИСПОЛЬЗОВАНИЮ СОЛНЕЧНОЙ ЭНЕРГИИ И КОМИССИЯ РАЗВИТИЯ

(Эта ситуация полностью надуманная, хотя некоторые ее задачи могут возникнуть реально, и тогда может быть использована одна из описанных здесь схем.)

Предположим, что

I) некая важная административная комиссия, которая рассматривает способы использования солнечной энергии, пригласила вас в качестве советника;

II) в силу некоторой серьезной необходимости желательно разработать такие схемы, которые были бы осуществимыми, даже если бы они были и не эффективными и требовали огромных сумм денег для исследований и разработок;

III) могут быть созданы технические устройства, использующие тепло воды и т. д., согретых солнечным светом;

IV) комиссия получила от большого числа людей предложения и объяснительные записки. Вас просят критически рассмотреть их и сделать замечания, используя ваши научные знания.

(Конечно, в реальной жизни ваше первое замечание может быть таким: «Могу ли я посмотреть записи экспериментов», или «Я должен сам делать некоторые эксперименты», или «Я думаю проконсультироваться со специалистами в этой области». Однако при оценке предложений вы должны просто найти конкретную ошибку, или одобрить, или сообщить основную причину сомнения.)

Для простоты вы можете в дальнейшем предполагать, что те положения, которые выделены курсивом , правильны и не нуждаются в критике.

1) У каждого предложения поставьте значок, говорящий о том, как вы смотрите на предложение: как на хорошее, сомнительное или плохое.

Пользуйтесь следующими значками:

ОК= вероятно, хорошее или заслуживающее проверки;

?= сомнительное;

х= ложное, вводящее в заблуждение, вероятно, чепуха.

2) Дайте краткое обоснование (скажем, от 1 до 5 строк) вашему замечанию. (Ценность вашего ответа будет определяться его обоснованием.)

СХЕМА А. ОГРОМНЫЙ ПЛОСКИЙ РЕЗЕРВУАР С АЛЮМИНИЕВОЙ КРЫШКОЙ, УСТАНОВЛЕННЫЙ ПОД ОТКРЫТЫМ НЕБОМ И НАПОЛНЕННЫЙ ВОДОЙ, БУДЕТ СОБИРАТЬ ТЕПЛО, КОТОРОЕ МОЖЕТ БЫТЬ ИСПОЛЬЗОВАНО В ДАЛЬНЕЙШЕМ

Предложение А1. «Покрасьте крышку резервуара в черный цвет.»

Предложение А2. «Это правильно, что черная краска полезна, но та же масса краски поглотит столько же тепла, если она останется в банке. Вместо раскрашивания поставьте на крышку резервуара открытую банку с черной краской.»

Предложение A3 . «Корпорация предлагает свою особую краску № 477В, которая в 10 раз лучше, чем черная, притягивает тепло к поверхности. Покрасьте ею поверхность.»

Предложение А4. «Замените воду в баке такой же массой твердого алюминия, и вы накопите в 5 раз больше тепла.» ( Алюминий имеет удельную теплоемкость 0,2, так что можно ожидать увеличения температуры в 5 раз по сравнению с водой .)

Предложение А5. Алюминий выделяет тепло, если его поместить в серную кислоту, превращаясь в сульфатное соединение . Помажьте крышку равномерно кислотой.

Предложение А6. Некоторое количество тепла, собранное резервуаром, должно быть использовано для приведения в действие электрического генератора с тем, чтобы зарядить батареи, от которых будут питаться лампы, освещающие резервуар в облачные дни.

СХЕМА В. РАСТУЩИЕ ДЕРЕВЬЯ. «На месте резервуара вырастите на той же площади деревья, спилите их, высушите и сожгите. Это даст вам в 10 раз больше тепла».

СХЕМА С.СОЛНЕЧНЫЙ СВЕТ МОЖЕТ ОСВОБОЖДАТЬ ЭЛЕКТРОНЫ С ПОВЕРХНОСТИ НЕКОТОРЫХ МЕТАЛЛОВ. ПУЧОК ЭЛЕКТРОНОВ С ТАКОЙ ПОВЕРХНОСТИ МОЖНО СОБРАТЬ И ИСПОЛЬЗОВАТЬ ДЛЯ ПРИВЕДЕНИЯ В ДЕЙСТВИЕ МЕХАНИЗМА. ОДНАКО ЭЛЕКТРОНЫ ИСПУСКАЮТСЯ С ОЧЕНЬ МАЛЫМИ СКОРОСТЯМИ.