Журнал «Юный техник» - Юный техник, 2003 № 07

ЖУРНАЛ «ЮНЫЙ ТЕХНИК»

НАУКА ТЕХНИКА ФАНТАСТИКА САМОДЕЛКИ

№ 7 июль 2003

Популярный детский и юношеский журнал.

Выходит один раз в месяц.

Издается с сентября 1956 года.

СОЗДАНО В РОССИИ

Давайте «химичить» на компьютере!

Взрыв, устроенный Петей Бачеем, одним из героев цикла повестей писателя Валентина Катаева, едва не обернулся пожаром в квартире и серьезными травмами для самого горе-химика. Между тем современные исследователи зачастую имеют дело с куда более опасными веществами и соединениями, чем гремучий газ, некогда полученный гимназистом. Однако и методы исследований у них совсем иные. И начинают осваивать эти удивительные методики современные ученые еще на школьной или студенческой скамье.

…Ни реторт, ни пробирок, ни спиртовок перед нами не было. Стоял лишь обыкновенный персональный компьютер. И тем не менее Иван Архипов вместе со своими друзьями Анваром Хусяиновым и Никитой Панферовым брался продемонстрировать мне любой химический опыт из школьной или вузовской программы.

Дело в том, что группа студентов Московской государственной академии приборостроения и информатики под руководством своего преподавателя, доцента Дмитрия Олеговича Жукова, создала виртуальный химический тренажер.

Несколько ударов по клавишам, и вот уже на экране монитора цветное изображение стандартного лабораторного стола с установленной на нем горелкой, ретортой, капельницей и прочими приспособлениями. Щелчок мышкой — и включен подогреватель. Электронное табло показывает, как растет температура раствора. Точно так же была включена мешалка, в капельницу поместив раствор из длинного списка, и началось титрование. В реторту падали капли реагента, пока раствор не порозовел. Оставалось написать уравнение реакции, приведшей к такому результату, и получить зачет по данной теме.

Одновременно система позволяет проводить виртуальные эксперименты хоть всему курсу — 255 студентам. Причем каждый из них проводит свой опыт и отвечает на персональные вопросы, высвечивающиеся на экране. Преподаватель же, сидя за своим монитором, способен не только дистанционно проконтролировать успешность выполнения лабораторной работы тем или иным студентом, но и достоверно выяснить, кто именно ее выполняет. А то ведь, что греха таить, у нас еще не перевелись любители выполнять работы и «за себя и за того парня».

Если же вдруг возникнет спор и студент не согласится с выставленной ему оценкой, всегда есть возможность обратиться к электронной памяти, объективно проследить все этапы выполнения работы — в программе есть и таймер, и калькулятор. Так что все расписано по секундам.

А вот если что-то не понял или не знаешь, можно обратиться за помощью к компьютеру или прямо к преподавателю. И тебе все по полочкам разложат…

К сказанному остается добавить, что аналогичный комплекс программ имеется в академии и по физике. Причем виртуальные эксперименты могут быть использованы и как подготовительные к выполнению настоящих лабораторных работ, и как своеобразные тесты на экзаменах, когда нет времени проводить настоящие опыты.

С такой постановкой дела не приходится удивляться, что ныне даже атомные взрывы проводятся в процессоре компьютера. Так, согласитесь, намного безопаснее и дешевле, чем в натуре.

Станислав ЗИГУНЕНКО, спец. корр. «ЮТ»

Ряд программ для химических расчетов вы можете найти в Интернете по адресам:

http: //www.websib.ru/noos/chemistry/soft.htm

http: //www.download.ru/russian/sp/7403.htm

http: //chemicsoft.euro.ru

http: //chemicsoft.chat.ru/analit5.htm

Адрес электронной почты разработчиков:

E-mail: [email protected] yandex.ru

РАССКАЖИТЕ, ОЧЕНЬ ИНТЕРЕСНО…

Зачем роботу мясо?

Слышал, что в Японии, в Иокогаме, на выставке демонстрировали робота, который питается… мясом! Есть ли такой робот, и если есть, то какой в этом смысл?

Андрей ЛОЖНИКОВ,

Ленинградская область

Робот, питающийся мясом, действительно построен. Есть еще несколько роботов, которые питаются пшеницей или сахаром, причем, могут, наверное, использовать и мясо. Слово «питаются» здесь вполне уместно — энергию продуктов они превращают в электричество, необходимое для их электронных схем и моторов.

Почему — мясо? Почему — сахар?

Да, можно поставить на автономную машину батареи или аккумулятор. Но емкость их, как правило, невелика. Сами знаете, поработал плейер или приемник день-два, и все — заряжай аккумуляторы или меняй батарейки. Старые батареи, как правило, выбрасывают на свалку.

(Между тем, вещества, что в них содержатся, — сильнейший яд, который портит окружающую среду, отравляет грунтовые воды.) А на зарядку аккумуляторов, даже самых лучших, требуется несколько часов.

Хотя, впрочем, аккумуляторы бывают разные. Возьмите пачку макарон или шоколадку и присмотритесь. Скорее всего, вы найдете на упаковке число, обозначающее энергетическую ценность продукта. Выражается она в калориях.

Что это за калории? Да те самые, из курса физики! Так или иначе, все продукты — это своего рода аккумуляторы, сохраняющие энергию Солнца. Съел за завтраком сосиску с вермишелью — и порядок, энергией для работы организм на полдня обеспечен, поскольку внутри каждого из нас исправно работает свой собственный химический завод, который преобразует калории пищи в калории тепла и дает возможность нормально жить и двигаться. Скопировать его деятельность в точности пока не удается, слишком сложен. Но, тем не менее, преобразовать энергию макарон в электричество все же можно.

Мы уже рассказывали об устройстве топливных элементов, но напомним.

Упрощенно говоря, состоит такой элемент из двух платиновых электродов, которые разделяет электролит, например, соленая вода. Если подать на один электрод кислород, а на другой — водород, на электродах возникнет разность электрических потенциалов. Этот процесс сродни горению, но происходит при значительно меньших температурах — около 250 °C и при сравнительно высоком КПД — до 85 %.

Остается лишь превратить макароны, сахар или мясо в водород — и вот вам электричество. Как это сделать? Да очень просто!

Так в общих чертах выглядит схема преобразования органических остатков в электричество.

Каждый из нас, увы, знаком с запахом помойки. Зажимать носы заставляет газ, выделяющийся в результате гниения органики — объедков, очистков… Если проанализировать его, то можно обнаружить и сероводород, и метан, какие-то еще газы. В основе всех их водород. А вырабатываются они в результате действия бактерий, которым «по зубам» и те же наши макароны, и мясо, и шоколад.

В реакторе робота, с которого мы начали рассказ, бактерии превращают продукты в биогаз, а топливный элемент превращает его в электроэнергию. Так что можно сказать, что робот питается мясом, а можно — солнечной энергией.

В конце концов, для робота-игрушки все же можно использовать обычные аккумуляторы, периодически подзаряжая их от сети. Но представьте, что «всеядными» удастся сделать бытовые приборы. Насколько удобнее и дешевле не менять чуть ли не ежедневно батарейки в своем плейере, мобильнике или магнитоле, а время от времени «подкармливать» эти устройства, сунув в батарейный отсек кусочек сахара или, если его нет под рукой, пучок травы. И это лишь малая часть перспектив, которые открывает перед нами новая схема производства электроэнергии.

В среднем от каждого из нас остается как минимум полкило органических отходов в день: это и картофельные очистки, и колбасная кожура, и объедки с нашего стола. В лучшем случае, 10 процентов этих отходов идет в дело — на корм для свиноферм. Все остальное просто выбрасывается на помойку. И по самым скромным подсчетам только в нашей стране ежесуточно на свалках скапливается порядка 7000 т отходов. За год сложится гора, которую впору штурмовать альпинистам.

Пока все это просто гниет, отравляя окружающую среду. А ведь могло бы послужить всем на пользу. Расчет показывает, что из тонны органических отходов теоретически можно получить около миллиона ватт электроэнергии.

При этом мы не учли отбросы животноводческих ферм, разного рода производств… Так что на самом деле органических отходов гораздо больше и они вполне могут послужить сырьем для работы мощных стационарных биореакторов. Такой мне, например, довелось видеть в МГУ. По словам старшего научного сотрудника лаборатории, где ведутся эксперименты с получением горючего из органических отходов, кандидата технических наук Натальи Михайловской, у этой технологии большое будущее. Подобные биореакторы могут быть использованы в качестве источников энергии на животноводческих фермах, в фермерских хозяйствах, сельских домах…