Что же хорошего в машинах?

Книга: Атомы у нас дома. Удивительная наука за повседневными вещами

Назад: Глава 5. Сумасшествие вокруг машин

Автомобиль – химическая лаборатория на колесах. Звучит скучновато, но это во многом и объясняет его популярность. Уберите кожаные сиденья, сверкающий хром, покраску, которая так и подгоняет машину ехать быстрее, и все остальные примочки – и останется несколько жестянок, которые называются цилиндрами, где бензин взрывается, высвобождая энергию. Машины создаются вокруг моторов, и эти моторы (полное название – двигатели внутреннего сгорания) сжигают бензин в смеси с кислородом, чтобы высвободить заключенную в топливе энергию. Мы часто представляем себе горение как огонь, но на самом деле это химическая реакция между различными видами топлива и кислородом, которая случайно производит тепло и пламя в качестве побочных продуктов. Простая наука, связанная в нашем сознании с машиной, настолько приземленная, что мы подчас даже не задумываемся о ней: залей бензин в бак, поверни ключ в замке зажигания – и вперед! Но если поразмыслить об автомобиле серьезнее, то можно понять, насколько он удивителен.

Предположим, обычный городской семейный седан потребляет примерно 7 л бензина на 100 км. Это значит, что чайной ложки топлива (около 0,004 л) достаточно, чтобы сдвинуть автомобиль на 60 м, примерно на 15 его корпусов. Представьте себе, как трудно тронуть машину с места, и я уверен, что вы согласитесь: это удивительно. Бензин – замечательное вместилище энергии: это второе по энергоемкости вещество на земле, уступающее по этому показателю только урану (атомная энергия). И это гораздо лучше, чем любая другая причина – включая свободу передвижения, независимость и социальный статус, которые дает автомобиль, – объясняет его популярность.

Дышите глубже

Автолюбители никогда не отправляются в дальний путь, не бросив взгляд на указатель бензина. Закон сохранения энергии подсказывает нам, что машина не уедет далеко без энергии, «упакованной» в топливо. Гораздо менее очевидно, что машины нуждаются в воздухе, чтобы дышать. Совсем как люди. Процесс сгорания топлива в цилиндрах – химическая реакция между углеводородами (молекулами, в состав которых входят углерод и водород) в бензине и кислородом, содержащимся в воздухе. Если вокруг вас нет воздуха, вы никуда не уедете. Сколько же воздуха нужно машине? Спортивный автомобиль потребляет в минуту порядка 6000 л воздуха, что в 250 раз больше, чем за то же время использует велосипедист. Так что, если вы проехали на своей машине без остановки около восьми часов, она всосала в себя столько воздуха, сколько содержится в олимпийском плавательном бассейне.

Наверняка вам кажется, что воздуха у нас везде предостаточно. Это действительно так. Теоретически единственным видом двигателей, которым может не хватать воздуха, являются ракетные. За очень короткий промежуток времени они выходят из атмосферы Земли в безвоздушное пространство, где нет кислорода, и им приходится везти с собой собственные «запасы» воздуха (окислители) и топливо в гигантских баках.

Есть ли на Земле места, где машина может оказаться без необходимого ей воздуха, как она оказывается без топлива, когда оно кончается? В принципе так бывает на большой высоте, где в воздухе относительно мало кислорода. Это может отрицательно повлиять на работу автомобильного двигателя. Всё очень просто: если мы имеем дело с химической реакцией между веществом А (топливо) и веществом Б (кислород), в ходе которой производится энергия (В), при недостатке реагента Б мы будем иметь и меньше продукта этой реакции В, если каким-то образом эту ситуацию не компенсируем. И действительно, ряд автомобильных компаний производят специальные типы двигателей для использования в высокогорной местности.

Наш организм тоже не очень любит высокогорье. Когда спортсмен бежит марафонскую дистанцию на большой высоте, в его легкие попадает меньше кислорода. А для дыхания этот важнейший газ так же нужен как и цилиндры двигателя автомобиля. Стайерам труднее соревноваться на высокогорье, потому что им необходимо много кислорода.

Интересно, что к спринтерам это не относится. Поскольку дистанция у них намного короче, они не вдыхают так много воздуха. И даже несмотря на меньшее содержание в нем кислорода, для них важнее то, что более разреженный воздух создает меньшее сопротивление, в результате чего на высоте они зачастую бегут быстрее. Этим, в частности, можно объяснить то, что в ходе Олимпиады в Мехико (расположенном на высоте 2250 м) спортсменам удалось поставить целый ряд выдающихся мировых рекордов.

Назад: Глава 5. Сумасшествие вокруг машин

Дальше: А что же в машинах плохого?