Основы технологій і энергетики

смотреть на реферати схожі на «Основи технологій і енергетики «.

| |Інформаційні технології… |2 | | |Мікроелектронні і лазерні технології … |6 | | |Нові є екологічно безпечними і… |7 | | |Роль сонячного, космічного випромінювання та перетворення їх у | | | |енергію хімічних зв’язків (фотосинтез)… |8 | |5. |Завдання… |23 |.

1. ІНФОРМАЦІЙНІ ТЕХНОЛОГИИ.

Початок і середина ХХІ сторіччя будуть ознаменовані неминучим переходом від індустріального до інформаційного суспільства, у якому інформація стане найважливішим чинником якого виробництва, що створює громадське богатство.

Але інформаційне суспільство неспроможна з’явитися на порожньому місці. Необхідна дуже серйозна интеллектуально-технологическая база. І такий основою сьогодні є інформаційний бизнес.

Інформаційний бізнес є порівняно нову сферу підприємницької діяльність у вигляді найбільшого багатогалузевого комплексу зі своїми сформованій инфраструктурой.

Спочатку інформаційні технології використовувалися, у зв’язку з складністю і дорожнечею, лише у наукових центрах і великих промислових компаніях. Принаймні вдосконалювання і здешевлення інформаційні технології проникли у різні галузі й дозволили вдосконалювання і поліпшення ефективності последних.

Через війну розвитку інформаційних технологій з’явилися б і сформувалися нові потреби товариства. Світове споживання інформаційних технологій у 1990 року досягло 2 трлн. долларов.

Інформаційне виробництво навіть Японії з рівню зайнятості перевершило сферу матеріального виробництва. Причому США у цій сфері до початку 80-х працювали вже близько 60% всіх працюючих. Сьогоднішні тенденції розбудови Інформаційного бізнесу такі, що він стабільно випереджає традиційні галузі з темпів зростання, зайнятості та інших економічним показателям.

Інформаційні технології вторгаються наша повсякденному житті, змінюють світове співтовариство, змінюють людини її оточення, дають основу для поступального розвитку суспільства. Нова галузь призводить до корінним змін у самому бізнесі, роблячи його динамічним, совершенным.

У зв’язку з розвитком ринкових взаємин у же Росії та необхідністю скорочення розриву в технологічному відставанні Росії від країн, актуальним стає ефективне використання нових інформаційних технологій. Інформаційний бізнес, будучи складовою бізнесу, надає загальне прискорення розвитку экономики.

Головним напрямом перебудови менеджменту та її радикального вдосконалення, пристосування до умов стало масове використання новітньої комп’ютерною та телекомунікаційної техніки, формування її основі високоефективних информационно-управленческих технологій. Кошти й фізичні методи прикладної інформатики використовують у менеджменті і маркетингу. Нові технології, засновані на комп’ютерної техніці, вимагають радикальних змін організаційних структур менеджменту, його регламенту, кадрового потенціалу, системи документації, фіксування і передачі. Особливого значення має впровадження інформаційного менеджменту, значно розширювальне можливості використання компаніями інформаційних ресурсів. Розвиток інформаційного менеджменту пов’язані з організацією системи обробки даних, і знань, послідовного їх розвитку рівня інтегрованих автоматизованих системам управління, що охоплюють за вертикаллю і горизонталі всіх рівнів і ланки виробництва та сбыта.

Технологія — це комплекс наукових кадрів і інженерних знань, реалізованих у прийомах праці, наборах матеріальних, технічних, енергетичних, трудових факторів виробництва, засобах їх сполуки до створення продукту чи послуги, відповідальних певним требованиям.

Управлінські технології грунтуються на застосуванні комп’ютерів, і телекомунікаційної техники.

Інформаційна технологія, за визначенням, прийнятому ЮНЕСКО, — це комплекс взаємозалежних, наукових, технологічних, інженерних дисциплін, вивчаючих методи ефективної організації праці людей, зайнятих обробкою й зберіганням інформації, обчислювальну техніку й методи організації та взаємодії з людьми і виробничим устаткуванням, їх практичне використання, і навіть пов’язані з всього цього соціальні, економічні та культурні проблемы.

Самі інформаційні технології потребують складної підготовки, великих початкових витрат і наукомісткої техники.

На думку американського фахівця у галузі управління Р. Поппеля, під інформаційними технологіями (ІТ) слід розуміти використання обчислювальної техніки і систем зв’язку до створення, збору, передачі, зберігання, обробки інформації всім сфер громадської жизни.

ІТ розглядають як і частина інформаційного бізнесу — його деяку технологічну основу, як і окремий сектор інфраструктури, часто що розвивається автономно.

Останніми десятиліттями найрозвиненіших країнах, зокрема, в навіть Японії, розвиваються творчі (будують) інформаційні технології з так званого третього (вищого) рівня. Вони охоплюють повний інформаційний цикл — вироблення інформації (нових знань), їх передачу, переробку, використання для перетворення об'єкта, досягнення нових більш вищих целей.

Інформаційні технології третього рівня означають вищий етап комп’ютеризації менеджменту, дозволяють задіяти ЕОМ в творчому процесі, з'єднати силу людського потужні мізки і міць електронної техники.

Повна інтегрована автоматизація менеджменту передбачає охоплення наступних информационно-управленческих процесів: зв’язок, збір, збереження і доступом до необхідної інформації, аналізують інформацію, підготовка тексту, підтримка індивідуальної діяльності, програмування і рішення спеціальних задач.

основні напрями автоматизації інформаційно-управлінської діяльності компаній такі: автоматизація процесу обміну інформацією між, включаючи учрежденческую АТС, «електронну почту».

До інформаційних технологій относятся:

— персональні комп’ютери, об'єднані у сети,.

— електронні пишучі машинки,.

— текстообрабатывающие системи (проблемно-ориентированные комп’ютерні системи, такі великі функціональні возможности),.

— копіювальні машины,.

— комунікаційні кошти, телефонну технику,.

— кошти на автоматизації введення архівних документів і майже пошуку інформації (до них належить нетрадиційні носії інформації: магнітні і лазерні диски і стрічки, мікрофільми, диски з оптичними записями),.

— кошти на обміну інформацією між — «електронна почта»,.

— видеоинформационные системы,.

— локальні комп’ютерні сети,.

— інтегровані мережі учреждений.

Визнаючи, фактом, разючі технологічні досягнення приходу ери інформаційних технологій, американські фахівці спрогнозували подальший прогрес у цій галузі, двигуном якого є п’ять основних про «інформаційних тенденций»:

— зростання ролі інформаційного продукту, — розвиток здатність до взаємодії (сумісності), — ліквідація проміжних ланок (безпосередність), — глобалізація, — конвергенция.

Дамо цим тенденціям визначення та коротко їх охарактеризуем.

Зростання інформаційного продукту. Визначено шість секторів економіки, у яких застосування ІТ найімовірніше підвищить ефективність торгових операцій: промислові товари та поставки, розфасовані споживчі і фармацевтичні товари, страхування комерційних підприємств і окремих осіб, комерційних банків і кредити, оптової торгівлі і комунальні послуги фахівців, фондова торговля.

Інформаційний продукт (ИП) виступає як програмних засобів, баз даних, і служб експертного забезпечення (визначення дано Р. Поппелем і Б. Голдстайпом). ИП у вигляді різноманітних інформації є джерелом людських знань. Р. У. Емерсон визначає інформацію, як «накопичені думки і величезний досвід незліченних умов».

Отже, діяльність інтелектуальних працівників у більшої мірою залежить від змісту, точності й діють своєчасності одержуваної інформації. ІТ покликана донести інформацію до місця створення і використання знаний.

Створення ИП включає 3 основні стадії: розробку, синтез і поширення. Через ці стадії проходять 8 основних типів ИП: новини, документальні програми, знання і набутий думки, дані і факти, протоколи, гри, мистецькі організації і драматургічні твори, музика і юмор.

Звідси дедалі більшу значення ИП, причому у різних площинах. Інформаційна частина ИП розширює кругозір людей, дозволяє більш змогли ефективно використати ресурси, а розважальна забезпечує дозвілля. Якість і доступність обох складових істотно впливають на почуття самозадоволення окремого человека.

Здатність інформаційних технологій до взаємодії. Наступною тенденцією розвитку ІТ є спроможність до взаємодії між всіма фізичними і логічними елементами системи. Одне з найважливіших чинників задля забезпечення сумісності взаємодії - поява нових стандартів на програмні і апаратні кошти, дисплеї, бази даних, і мережі, що призвело до у себе процеси стандартизации.

Нині технологія може бути і стримуючим чинником: нездатність до взаємодії коштів автоматизації робить нераціональної її реалізацію. Це пов’язано з вибуховим розширенням ІТ, в результаті чого стандартизація продуктів не встигає за технічними стандартами. З іншого боку, внаслідок активнішої маркетингової роботи і б у поширенні ИП, захопленні великий ринкової частки будь-якої компанією, її продукт стає стандартом ж для решти. Як приклад можна навести персональні комп’ютери фірми IBM, операційні системи корпорації Microsoft, локальна мережу Novell, стандарти побутової відеозапису VHS фірми JVC, Video-8 фірми Sony.

Ліквідація проміжних ланок. Принаймні того як інформаційні технології дедалі глибше проникає у різні сфери бізнесу, вона змінює різні вартісні показники, у яких базується конкуренція. Ліквідація проміжних ланок означає усунення тих стадій, які включають посередників між споживачами і виробниками. Зокрема, в банківської сфери зменшується роль дрібних банків, бо в впровадження інформаційних технологій потрібні значні ресурсы.

Інформаційні технології вже у час забезпечують змогу ліквідації проміжних функцій всередині компаній, і між ними. Телемаркетинг і системи замовлень «компьютер—компьютер» усувають, наприклад, проміжні торгові организации.

У цілому нині оцінюючи ситуацію, американські спеціалісти стверджують таке: «Вводячи нову зброю конкуренції у різні сфери діяльності, ІТ викликає гостру боротьбу між фирмами».

Intel пророкує, що наприкінці кінців «електронна «комерція витіснить середня ланка бізнесу (дистриб'юторів), що сьогодні грають значної ролі в доведенні всіх видів продукції до кінцевого пользователя.

Основною причиною перетворення ІТ у таку потужну силу у тому, що часто виступає як основне продукту обміну при скоєнні угоди, наприклад, коли закуповується програма навчання чи полягає контракт про надання консультаційних услуг.

Глобалізація. Ще однією тенденцією розвитку інформаційних технологій є глобалізація інформаційного бізнесу. Суто теоретично будь-який людина (чи фірма) є сьогодні можливим споживачем інформації. Тому можливості інформаційного ринку як і є безмежними, хоча й існує досить жорстка між основними производителями.

Можна сміливо сказати, що, попри розбіжності ринків, продукція, яка має попит і в Америці, фактично аналогічна тієї продукції, на яку є попит Японії та Європі. Наявність п’яти основних чинників зумовлює цей процесс:

— різні рівні знань у галузі ІТ, визначальний темпи розповсюдження, які варіюють в межах залежно від сфери застосування і південь від особливостей страны,.

— співвідношення «вартість — ефективність «ИТ,.

— урядова поддержка,.

— стандартизация,.

— порівняльні гідності співіснують і взаємозамінних технологий.

Конвергенція. Глобалізація безпосередньо з конвергенцією (зближенням убік злиття, стійкого рівноваги і развития).

Раніше сферу виробництва та сферу послуг можна було легко знайти й диференціювати. Проте згадані вище «інформаційні тенденції» змінюють традиційні уявлення. Деякі види продукції та послуг розмежувати не так важко. Пишучі машинки і калькулятори — це продукція, телекс і радіомовлення — це послуги. Складніше стан справ, коли йдеться, наприклад, про телексной апаратурі і ТВ-приемниках, які мають конкретну значущість тільки разом із вищезгаданими видами услуг.

З іншого боку, певні види продукції та послуг, виконуючи однакові функції, стають сутнісно взаимозаменяемыми.

Облік аналізу динаміки розвитку індустрії інформаційних технологій дає можливість окреслити такі основні області ИТ:

— послуги зв’язку — реалізуються у вигляді таких мереж загального користування, як телефонний передача даних, передачі і звукових сигналів, і навіть традиційних методів доставки, приміром з пошті, — інформаційні послуги — представлені різноманітних публікаціями, здійснюваними як традиційними методами, і у вигляді електроніки, пакетами прикладних програм, замовленими програмними засобами, комп’ютерної обробкою даних, між рекламою й інші види професійних послуг, — розваги — забезпечуються з допомогою створення інформаційного продукту: музичного, художнього, гумористичного і ігрового характеру, поширення як друкованих видань, платівок, касет, дискет тощо., і навіть у вигляді радіоі ТВ-трансляции, кабельного телебачення, театрів, і ін, — споживацька електроніка — представлена стандартними пристроями і системами, забезпечують потреби приватних осіб, у інформації та розвагах. Наприклад, телефонний, аудіоі ТВ-аппаратура, такі новітні системи, як побутові комп’ютери і лазерні програвачі, — конторське устаткування — від найпростіших автономних пристроїв для перенесення з носія на носій (копіювальні і пишучі машини) до сьогоднішніх — з мережами персональних комп’ютерів, телефонних апаратів та інших видів АРМ, які зберігають, обробляють і передають інформацію, — системи забезпечення бізнесу. До них належать системи загального призначення в обробці, збереження і передачі (наприклад, універсальні комп’ютери з певним програмним забезпеченням), і навіть пристрої і системи спеціалізованого призначення (комутатори для мереж зв’язку, устрою збору технологічної інформації, роботи, кошти автоматизованого контролю та управління технологічними процесами, «електронні кіоски», автоматичні касові апарати та системи продажу бензина).

Технічне забезпечення — фундамент інформаційних технологій. Воно включає у собі апаратні кошти, кошти комунікації, програмне обеспечение.

Усі лідери комп’ютерної індустрії оприлюднили свої стратегічні плани щодо Internet/Intranet і сукупності нових технологій, поспішаючи утвердитися у думці, як Internet-компании. Не це зробити і підтвердити своїх заяв справами — означає утратити довіру клієнтів і програти. Наприклад, корпорацією Microsoft вже зроблена внутрішня структурну перебудову, випущена ціла гама продуктів для Internet, все існуючі продукти доповнюються засобами інтеграцію з Internet, розвиваються нові технологіії. Йде робота у незалежних комітетах і консорціумах за погодженням стандартів. Сьогодні Microsoft витрачає на дослідження й розробки у сфері Internet більше, ніж будь-яка інша компания.

Не відстають від розробників комп’ютерна техніка та інші розробники технічного забезпечення. Планується розгорнути глобальну супутникову телефонну мережу, що складається з 86 низькоорбітальних супутників, що дозволить зв’язуватися по спутниковому телефону з точки планеты.

Internet — яскраве виявлення основних тенденцій розвитку інформаційних технологій. Це глобальне мережу приваблює дедалі більше абонентів, для яких комп’ютер є лише інструментом у їхній професійній деятельности.

Поява технології WWW призвело до революційному підйому використання Internet. Wold Wide Web (WWW) новітня і швидко через розростання інформаційна технологія в Internet. Усього за півроку кількість WWW-серверов у світі збільшилося від 3000 до 10 000. І «плетиво павутиння «триває, щодня з’являються нові сховища даних, містять разнообразнейшую інформацію. Діапазон тим — від ловлі риби на муху і домашнього пивоваріння до оглядів кінофільмів і електронних газет.

WWW підтримує набір стандартів, дозволяють користувачам отримати доступом до інформаційних ресурсів Internet. Відмінною рисою Web є гіпертекстові кошти, з допомогою яких можна без складних маніпуляцій отримувати доступом до інформації, яка перебуває іншому кінці света.

Перші нитки «павутиння «були сплетені 1989 року в Херне, European particle physics laboratory під керівництвом Тіма Бернерс-Ли.

WWW був задуманий як цілісний світ, у якому інформації з будь-яких джерел легко доступна будь-яких типах комп’ютерів, у країні, з використанням стандартизованих программ.

WWW — новий спосіб для видавничого бізнесу і кількість видань, з’являються як електронних версій, постійно растет.

Ця технологія, помножена на прогнозовані масштаби впровадження ОС Windows, рекордні за історію індустрії, зробить Internet настільки ж звичним засобом спілкування, як телефон.

Області бізнесу, найефективніше використовують досягнення інформаційних технологій. У промисловості системи моделювання дозволяють обходитися без дорогих випробувань, скорочують час створення продукції. Системи автоматизованого проектування прискорюють проектування складної продукції, дають можливість тісніше використання потенціалу робочих груп. Система електронної передачі дозволяє ефективніше управляти підприємством, вести швидку листування між партнерами, дозволяє створювати робочих групах всередині корпорації, не об'єднані територіально, і за рахунок різниці годинних поясів розширити час над проектами.

У банківській системі з’являються нові платіжні системи, карткові системи, електронні гаманці, електронні клірингові системи з урахуванням досягнень ІТ. Спочатку картки використовували принцип магнітної стрічки, надалі удалося створити мікросхеми, які мають миниатюрностью, великими можливостями та кращої защитой.

Індустрія розваг активно найрізноманітнішим чином використовує досягнення інформаційних технологій. І це розробка нових комп’ютерних ігор, нових атракціонів, використання ІТ у кіноі видеопроизводстве. Небезпеки і труднощі під час використання ІТ. У складному програмному забезпеченні є недоліки, якими можуть скористатися сторонні особи (хакери) і використовувати в свою користь. Так, хакер вкрав з кредитних карток Парекс-банка близько 7000 доларів, з комп’ютерів поліції однієї прибалтійської республіки зникла база даних попри всі автомобілі, зараховані в викрадення з колишнього СРСР, а й яка стелиться за базами пошуку Интерпола.

У 1993;1995 рр. було зафіксовано більш 300 спроб поринути у комп’ютерну мережу ЦБ Росії. У Росії її матеріальні збитки у 1995 року становив 250 млрд. рублей.

Щоб запобігти несанкціонованого доступу використовуються дорогі системи захисту, вдосконалюється програмне забезпечення (ПО).

З використанням програмного забезпечення є можливість втрати даних від дії комп’ютерних вірусів, що використовують недоліки ПО. У зв’язку з зростаючій вартістю інформації втрати можуть бути дуже вагомими. Віруси створюються людьми, або психічно хворими, збурювані деструктивними мотивами, або для заподіяння шкоди користувачеві, котра має неліцензованій копією програмного забезпечення, або початківцям програмістом, які мають гідної сфери застосування своєї енергії. Для захисту доводиться використовувати спеціальні програмиантивіруси. Російські програмісти є лідерами з розробки антивирусов.

Через те, що зараз відбулася концентрація у галузі інформаційних технологій, і працює лише за кількома великих компаній у кожної спеціалізованої області, перед користувачем ІТ постає дилема вибору платформи інформаційної технології, позаяк у подальшому він залежати від своєї поставщика.

Легкість тиражування інформаційних продуктів дозволяє собі з легкістю порушувати авторські права розробника ИП. Ідеться, насамперед, аудіоі відеопродукції, програмного забезпечення. Так було в США нелегально використовується, по приблизними підрахунками, 20% обсягу всієї продукції, в Китаї - до 80%, у Росії - близько 70%. Вихід для розробників ИП — судове переслідування «піратів », тиск уряду країни, порушують авторські права. Зокрема, у Росії фірма Microsoft, російські виробники програмного забезпечення виграли 1996 року кілька судових процесів над проти пиратов.

Сьогодні цим ніхто неспроможна ігнорувати нові інформаційні технології, широко що ширяться у житті, а про ту безпосередньої вигоді, яку може видобувати споживачі вже сегодня.

Такі основні риси розвитку сьогоднішнього індустріального бізнесу, які вже зараз конкурує з промисловістю у майбутньому може бути основними видами економічної деятельности.

2. МИКРОЭЛЕКТРОННЫЕ.

І ЛАЗЕРНІ ТЕХНОЛОГИИ.

Мікроелектронні технології. Електроніка пройшла кілька етапів розвитку, протягом яких змінилося кілька поколінь елементної бази: дискретна електроніка электровакуумных приладів, дискретна електроніка напівпровідникових приладів, інтегральна електроніка мікросхем (мікроелектроніка), інтегральна електроніка функціональних мікроелектронних пристроїв (функціональна микроэлектроника).

Елементна база електроніки розвивається безупинно зростаючими темпами. Розвиток виробів електроніки від покоління до покоління іде у напрямі їх функціонального ускладнення, підвищення надійності і продовження терміну служби, зменшення габаритних розмірів, маси, вартості і споживаної енергії, спрощення технологій і поліпшення параметрів електронної аппаратуры.

Однією з характерних рис нинішнього етапу науково-технічного прогресу є ширше застосовуються мікроелектроніки в різних галузях народного господарства. Роль мікроелектроніки у розвитку громадського виробництва визначається її необмеженими можливостями у вирішенні різноманітних завдань у всіх галузях народного господарства, глибоким впливом для культури і тодішній побут сучасного человека.

Значне ускладнення вимог, і завдань, розв’язуваних електронної апаратурою, стало зростання числа елементів у ній. Кількість елементів стає більше. Розроблювані зараз складні системи містять мільйони елементів. У умовах важливого значення набувають проблеми підвищення надійності апаратури і його елементів, микроминиатюризация електронних компонентів і комплексної мініатюризації апаратури. Всі ці успішно вирішує микроэлектроника.

В час приділяється впровадженню мікропроцесорів, які забезпечують вирішення завдань автоматизації управління механізмами, приладами й апаратурою. Адаптація мікропроцесора до особливостям конкретного завдання ввозяться основному шляхом розробки відповідного програмного забезпечення, заносимого потім у пам’ять програм. Апаратна адаптація здебільшого здійснюється шляхом підключення необхідних інтегральних схем обрамлення та молодіжні організації введеннявиведення, відповідних розв’язуваної задаче.

У мікропроцесорної техніці виділився самостійний клас великих інтегральних схем (БІС) — однокристальные микроЭВМ (ОМЭВМ), які призначені для «інтелектуалізації» устаткування різного назначения.

Архітектура однокристальных микроЭВМ — результат еволюції архітектури мікропроцесорів і мікропроцесорних систем, зумовленої прагненням істотно знизити їх апаратні витрати й вартість. Зазвичай, ці мети досягаються як шляхом значного підвищення рівня інтеграції БІС, і з допомогою пошуку компромісу між вартістю, апаратними витратами і технічними характеристиками ОМЭВМ.

Становлення мікроелектроніки як самостійної науки можна було завдяки використанню багатого досвіду та фінансової бази промисловості, яка випускає дискретні напівпровідникові прилади. Однак у міру розвитку напівпровідникової електроніки з’ясувалися серйозні обмеження застосування електронних явищ і систем з їхньої основі. Тому мікроелектроніка продовжує просуватися все швидше як у напрямі вдосконалення напівпровідникової інтегральної технології, і у напрямок використання нових фізичних явлений.

Розробка будь-яких ІМС є досить складного процесу, яке слід розв’язати різноманітних науково-технічних проблем. Питання вибору конкретного технологічного втілення ІМС вирішуються з урахуванням особливостей розроблюваної схеми, можливостей та обмежень, властивих різним способам виготовлення, і навіть створення техніко-економічного обгрунтування доцільності масового производства.

Це питання знаходять рішення шляхом застосування двох основних класів мікросхем — напівпровідникових і гибридных.

Обидва ці класу може мати різні варіанти структур, кожен із яких з погляду проектування й виготовлення має певними перевагами та недоліками. За своїми конструктивним і електричним характеристикам напівпровідникові і гібридні інтегральні схеми доповнюють одне одного й можуть одночасно застосовуватися у одним і тієї ж радіоелектронних комплексах.

При масового випуску різних ІМС малої потужності, особливо виділені на ЕОМ, використовуються, переважно, напівпровідникові ИМС.

Гібридні мікросхеми зайняли домінують в схемах з більшими на електричними потужностями, соціальній та пристроях НВЧ, у яких можна застосовувати як толстопленочную технологію, яка потребує жорстких допусків і високої точності нанесення і методи обробки плівок, і тонкопленочную технологію задля забезпечення нанесення плівкових елементів дуже малих размеров.

Вироби мікроелектроніки: інтегральні мікросхеми різної ступенів інтеграції, мікроскладення, мікропроцесори, мініі микро-ЭВМ — дозволили здійснити проектування промислового виробництва функціонально складної радіота обчислювальної апаратури, відрізнялася від апаратури їхніх попередників найкращими параметрами, вищими надійністю і терміном служби, меншими споживаної енергією і стоимостью.

Апаратура з урахуванням виробів мікроелектроніки знаходить широке застосування в усіх галузях діяльності. Сприяє створенню систем автоматичного проектування, промислових роботів, автоматизованих і автоматичних виробничі лінії, засобів зв’язку й багато чому другому.

Останніми роками на одній із найважливіших областей мікроелектроніки — фотолитографии, не залучаючи якому неможливо виготовлення сверхминиатюрных друкованих плат, інтегральних схем та інших елементів мікроелектронної техніки, звичайні джерела світла вживають лазерні. З допомогою лазера на ХеСL (1=308 нм) вдасться одержати дозвіл в фотолитографической техніці до 0,15 — 0,2 мкм.

Лазерні технології. Створення лазера — приладу оптичного квантового генератора, стала однією з найбільших досягнень фізики другий половини двадцятого века.

Лазер є джерело монохроматического когерентного світла із високим спрямованістю світлового луча.

Саме поняття «лазер» складається з перших літер англійського словосполучення, що означає" посилення світла результаті вимушеного излучения".

Поруч із науковими і технічними застосуваннями лазери використовують у основі інформаційних технологій на вирішення спеціальних — завдань, причому ці застосування поширені чи у стадії досліджень. Найпоширенішими прикладами таких застосувань є оптична цифрова пам’ять, оптична передача інформації, лазерні друкують устрою, ще їх застосовують в обчислювальної техніки як різних устройств.

Лазери в обчислювальної техніки применяются:

— як логічних елементів (немає, или),.

— для введення і зчитування з запам’ятовувальних пристроїв в обчислювальних машинах.

У цих цілях розглядаються виключно инжекционные лазеры.

Переваги таких елементів: малі часи перемикання і зчитування, дуже маленькі розміри елементів, інтеграція оптичних і електричних систем.

Досяжними виявляються часи перемикання приблизно 10−10 з (відповідно до цього швидкі часи обчислення), ємності запоминающего устрою 107 бит/см2, і швидкості зчитування 109 бит/с.

Лазерні принтери. Для друку, у обчислювальної техніки та інших випадках часто застосовується лазерне випромінювання. Перевага в більш високу швидкість друку проти звичайними способами печатания.

Принцип дії їх такий: що надходить від зчитуваного оригіналу світло перетворюється на ФЭУ в електричні сигнали, які відповідним чином обробляються в електронному устрої разом із управляючими сигналами (визначення висоти шрифту, складу фарби тощо.) і служать для модуляції лазерного випромінювання. З допомогою записувальною голівки експонується розташована на валику плівка. У цьому лазерне випромінювання поділяється на цілий ряд рівних інтенсивності часткових променів (шість чи більше), котрі за допомогою модуляції при умовах підключаються чи отключаются.

Застосовувані лазери: іонний аргоновий лазер (потужність трохи більше 10 мВт), инжекционный лазер.

Для стає дедалі більше тісний зв’язок обробкою даних, тексту і зображення необхідно застосовувати нові методи записи інформації, до яким пред’являються такі требования:

— вища ємність запоминающего устройства,.

— вища ефективність зберігання архівних материалов,.

— краще співвідношення між ціною і производительностью.

Це можна досягнути з допомогою запису і зчитування цифровий информации.

Інформація (мова, музика, зображення, дані), які у вигляді електричних сигналів, перетворюється на цифрові розміру й виражається тим самим як послідовності імпульсів, яка записується в різної формі (як заглиблень чи отворів різної довжини і відстаней між ними чи магнітним способом) на диску запоминающего устройства.

При зчитуванні считывающий світло, відбитий (розсіяний у протилежному напрямі) від результатів цих заглиблень (отворів), модулюється і з допомогою фотоприемника перетворюється на відповідний електричний сигнал.

З розробкою лазера у розпорядженні фахівців виявився джерело світла з великою довжиною когерентності, випромінювання якого за великий частоті ((трохи більше 1015 гц) і тим самим великий можливої смузі модуляції й малої ширині лінії адресований оптичної передачі информации.

Нині є велика число ліній з лазером як джерела світла. Оптичні системи передачі працюють із несучими частотами 1013 — 1015 гц, відповідними длинам хвиль (=33(0,33 мкм.

Принципово система для оптичної передачі складається з шести компонентів (рис).

Рис. Схема системи для оптичної передачі информации:

1 — джерело світла, 2 — модулятор світла, 3 — лінія передач,.

4 — фотоприймач, 5 — сигнал.

З використанням напівпровідникових лазерів як джерело світла зовнішній модулятор можна виключити (напосредственная модуляція лазера з допомогою збудливого струму у разі має преимущество).

Завдання оптичної передачі є передача випромінювання від передавача до приймача, і тим самим вирішальне значення набуває середовище поширення сигналу. Властивості середовища переважно визначають конструкцію і розміри всієї системи передачі, включно з вибором джерела світла, і приемника.

Лазери знайшли широке застосування, і зокрема використовують у промисловості щодо різноманітних видів обробки матеріалів: металів, бетону, скла, тканин, шкіри т. п.

Лазерні технологічні процеси можна умовно розділити на два виду. Перший використовує можливість надзвичайно тонкої фокусування лазерного променя і точного дозування енергії як і імпульсному, і у безупинному режиме.

У цих технологічними процесами застосовують лазери порівняно невисокою середньої потужності: це газові лазери импульсно-периодического дії, лазери на кристалах иттрий-алюминиевого граната з додатком неодима. З допомогою останніх розробили технологія свердління тонких отворів (діаметром 1 — 10 мкм і глибиною до 10 -100 мкм) в рубінових і діамантових каменях для годинниковий в промисловості й технологію виготовлення фильеров для протягання тонкої дроту. Основна сферу застосування малопотужних імпульсних лазерів пов’язані з різкій і зварюванням мініатюрних деталей в мікроелектроніці і электровакуумной промисловості, з маркіруванням мініатюрних деталей, автоматичним випалюванням цифр, літер, зображень потреб поліграфічної промышленности.

Другий вид лазерної технології грунтується на застосуванні лазерів з великою середньою потужністю: від 1 кВ та вище. Потужні лазери використав таких енергоємних технологічними процесами, як різка і зварювання товстих сталевих аркушів, поверхнева гарт, наплавление і легування великогабаритних деталей, очищення будинків від поверхонь забруднень, різка мармуру, граніту, розплющ тканин, шкіри інших матеріалів. При лазерної зварюванні металів досягається високу якість шва не треба застосування вакуумних камер, як із электроннолучевой зварюванні, але це дуже важливо у конвейрном производстве.

Потужна лазерна технологія знайшла використання у машинобудуванні, автомобільну промисловість, промисловості будівельних матеріалів. Вона дозволяє як підвищити якість обробки матеріалів, а й поліпшити техніко-економічні показники виробничих процесів. Так, швидкість лазерного зварювання сталевих аркушів завтовшки 14 мКм сягає 100 мч при витратах електроенергії 10 кВт. ч.

Основним прикладом роботи напівпровідникових лазерів є магнитнооптичний накопитель (МО).

МО нагромаджувач побудований на поєднанні магнітного і оптичного принципу зберігання інформації. Записування інформації виробляється при допомоги променя лазера і магнітного поля, а зчитування з допомогою лише однієї лазера.

Область застосування МО дисків визначається її високими характеристиками за надійністю, обсягу і змінюваності. МО диск необхідний для завдань, потрібне велике дискового обсягу, це завдання, як САПР, обробка зображень звуку. Проте невеличка швидкість доступу до даних, дає можливості застосовувати МО диски для завдань із критичною реактивністю систем. Тому застосування МО дисків в завданнях зводиться до збереження ними тимчасової чи резервної інформації. Для МО дисків дуже вигідним використанням є резервне копіювання жорстких дисків чи баз даних. На відміну від традиційно що застосовуються цього стримеров, при зберігання резервної інформації на МО дисках, істотно збільшується швидкість відновлення даних після збою. Крім цього за такий спосіб відновлення не потрібно повністю зупиняти систему до відновлення даних. Ці гідності разом із високої надійністю зберігання інформації роблять застосування МО дисків при резервному копіюванні вигідним, хоч і дорожчим по порівнянню зі стримерами.

3. НОВІ ПЛАНИ ПАЛИВА І ЭНЕРГИИ.

Досвід минулого свідчить, що проходить щонайменше 80 років, колись ніж одні основні джерела замінюються іншими — дерево замінив вугілля, вугілля — нафту, нафту — газ, хімічні є екологічно безпечними замінила атомна энергетика.

Атомна енергетика. Історія оволодіння атомну енергію почалася 1939 року, коли було відкрита реакція розподілу урану. У 1930;ті роки нашого століття відомий український вчений І.В. Курчатов обгрунтовував необхідність розвитку науково-практичних робіт у галузі атомної техніки у сфері народного господарства страны.

У 1946 р. у Росії було споруджено запущено перший на По-європейськомуАзіатському континенті ядерний реактор. Складається уранодобывающая промисловість. Організовано виробництво ядерного пального — урану-235 і плутония-239, налагоджений випуск радіоактивних изотопов.

У 1954 р. почала працювати перша група у світі атомна станція в р. Обнінську, а ще через 3 року в океанські простори вийшло перше атомне судно — криголам «Ленин».

Починаючи з 1970 р. у багатьох країн світу здійснюються масштабні програми розвитку ядерної енергетики. Нині сотні ядерних реакторів працюють за всьому миру.

Сьогодні енергія атома широко використовується у багатьох галузях економіки. Будуються потужні підводні човни й надводні кораблі з ядерними енергетичними установками. З допомогою мирного атома здійснюється розвідку корисних копалин. Масове використання у біології, сільське господарство, медицині, лідера в освоєнні космосу знайшли радіоактивні изотопы.

У Росії її є 9 атомних електростанцій (АЕС), і всі вони перебувають у густонаселеної європейській частині країни. У 30-кілометрової зоні цих АЕС проживає більше 4 млн. человек.

Атомні електростанції - третій «кит» у системі сучасної енергетики. Техніка АЕС, безперечно, може вважатися великим досягненням НТП. У разі безаварійної роботи атомних електростанцій не виробляють практично ніякого забруднення довкілля, крім теплового. Щоправда внаслідок роботи АЕС (і атомного паливного циклу) утворюються радіоактивні відходи, що становлять потенційну опасность.

Проте обсяг радіоактивних відходів дуже малий, вони цілком компактні, і їх можна зберігати за умов, які гарантують відсутність витоку наружу.

АЕС економічніше звичайних теплових станцій, а, найголовніше, при правильної їх експлуатації - це чисті джерела энергии.

Разом про те, розвиваючи ядерну енергетику у сфері економіки, не можна забувати безпеки і душевному здоров'ї людей, оскільки помилки можуть призвести до катастрофічним последствиям.

Загалом із початку експлуатації атомних станцій в 14 країн світу сталося більш 150 інцидентів і різного рівня складності. Найхарактерніші їх: в 1957 — в Уиндскейле (Англія), в 1959 р. — в Санта-Сюзанне (США), в 1961 — в Айдахо-Фолсе (США), 1979;го — на АЕС ТриМайл-Айленд (США), в 1986 — на Чорнобильською АЕС (СССР).

Широкі перспективи з’являються у разі застосування АЕС з реакторами на швидких нейтронах, у яких використовуються практично усе видобуте уран. Це означає, що потенційні ресурси ядерної енергетики з реакторами на швидких нейтронах приблизно 10 разів більше проти традиційної (на органічному паливі). Понад те, за повної використанні урану стає рентабельною його видобуток і з дуже бідних за концентрацією родовищ, яких значна частина на земній кулі. І це у кінцевому рахунку означає практично необмежене (по сучасним масштабам) розширення потенційних сировинних ресурсів ядерної энергетики.

Ядерне паливо може бути витрачено в реакторі повністю. Ядерна ланцюгова реакція неспроможна йти, якщо кількість палива на реакторі меншою від визначеного значення, званого критичної массой.

Уран (плутоній) у кількості, яким критичної маси, не є паливом у власному значенні цього терміну. Його час хіба що перетворюється на деяке інертне речовина на кшталт заліза чи інших конструкційних матеріалів, що у реакторі. Вигорати може лише та частина палива, яка завантажується в реактор понад критичної маси. Таким чином, ядерного палива у кількості, рівному критичній масі, служить своєрідним каталізатором процесу, забезпечує можливість перебігу реакції, не беручи участь у ней.

Природно, що паливо у кількості, яким критичної маси, фізично невіддільне в реакторі від выгорающего палива. У тепловыделяющихся елементах, загружаемых в реактор, від початку поміщається паливо як до створення критичної маси, так вигоряння. Значення критичної маси неоднаково щодо різноманітних реакторів і взагалі разі щодо велико.

Так, для серійного вітчизняного енергетичного блоку з реактором на теплових нейтронах ВВЕР-440 (водо-водяний енергетичний реактор потужністю 440 МВт) критичної маси U 235 становить 700 кг. Це відповідає кількості вугілля близько двох млн. тонн. Інакше кажучи, стосовно електростанції на вугіллі тієї ж потужності це хіба що означає обов’язкове наявність в її присутності такого досить значного недоторканного запасу вугілля. Жоден кг від цього запасу не витрачається і може бути витрачено, проте ж без нього електростанція працювати не может.

Наявність такої великого кількості «замороженого «палива, хоч і позначається негативно на економічних показниках, але з реально сформованого співвідношення витрат реакторів на теплових нейтронах не занадто обременительным.

Як теплоносія для тепловідведення з реакторів на швидких нейтронах був обраний у якого прекрасними теплофизическими і ядернофізичними властивостями розплавлений натрій. Який дозволив досягти високої густини тепловыделения.

Паливо, який утворює критичної маси, стає непридатним використання. Його доводиться періодично отримувати від реактори й заміняти свіжим. Извлеченное паливо на відновлення початкових властивостей має піддаватися регенерації. У випадку — це трудомісткий, тривалий та найдорожчої процесс.

Але, крім вдосконалення самого реактора перед вченими постійно стають питання вдосконаленні системи безпеки на АЕС, і навіть вивчення можливих способів переробки радіоактивних відходів, перетворення на безпечні речовини. Йдеться методах перетворення стронцію і цезію, котрі мають великий період піврозпаду, в нешкідливі елементи шляхом бомбардування їх нейтронами чи хімічними способами.

З розвитком промисловості - основного споживача енергетичної галузі, людство починає використовувати усі нові види ресурсів, так звані «нетрадиційні» джерела. До нетрадиційних джерел енергії ставляться джерело не застосовувані для комерційного виробництва, електричної й теплової енергії - сонячна і геотермальна енергія, гідроенергія припливів і відпливів, вітряна та інші нетрадиційні источники.

Використання самих джерел енергії викликано потребою значних на неї на розвідку нових родовищ, оскільки ці роботи пов’язані улаштуванням глибокого буріння (зокрема, в морських умовах) та інші складними та наукоємними технологіями. До того ж екологічними проблемами, пов’язані з здобиччю енергетичних ресурсів. Склади нафтопродуктів і оцінили оточуючі території часом нагадують «міста мертвих», а кадри кінохроніки про плаваючих зокрема нафтовий плівці морських птахів і тварин тривожать як Greenpeace.

Так само важливою причиною необхідності освоєння альтернативних джерел енергії є проблема і глобального потепління. Суть її у тому, що двоокис вуглецю (СО2), вивільнена під час спалювання вугілля, нафти і бензину на процесі отримання тепла, електроенергії та забезпечення роботи транспортних засобів, поглинає теплове випромінювання поверхні нашої планети, нагрітої Сонцем і це створює так званий парниковий эффект.

Сонце. Основним виглядом «безплатної» невичерпної енергії по справедливості вважається Сонце. Воно щомиті випромінює енергію в тисячі мільярдів разів більшу, аніж за ядерному вибуху 1 кг U235. Щомиті воно дає Землі 80 трильйонів кіловат, тобто у кілька тисяч разів більше, чим це електростанції світу. Потрібно лише вміти користуватися ним. Усередині Сонця відбуваються термоядерні реакції перетворення водню в гелій і щомиті 4 млрд. кг матерії перетворюється на енергію, випромінену Сонцем в космічний простір як електромагнітних хвиль різної длины.

Вперше на практичну зокрема можливість використання людьми величезної енергії Сонця зазначив основоположник теоретичної космонавтики К.Э. Ціолковський в 1912 году.

Хоча сонячна енергія і безплатна, отримання електрики з її не ніколи не бракує дешево. Тому фахівці безупинно прагнуть вдосконалити сонячні елементи і зробити їх ефективніше. Новий рекорд цьому плані належить Центру прогресивних технологій компанії «Боїнг». Створений там сонячний елемент перетворює в електроенергію 37 відсотків який потрапив нею сонячного света.

Розроблено параболо-цилиндрические концентратори. Ці устрою концентрують сонячної енергії на трубчастих приймачах, розміщених у фокусі концентраторів. Це спричинило створенню перших сонячних електростанцій (СЕС) баштової типа.

Широке застосування ефективних матеріалів, електронних пристроїв і параболо-цилиндрических концентраторів дозволило побудувати СЕС з зменшеній вартістю — системи модульного типу. Як теплоносія використовувалася вода, а отриманий пар подавався до турбін. Перша СЕС, побудована 1984 р., мала ККД 14,5%, а собівартість виробленої електроенергії 29 центов/(кВтч).

У період між 1984 і 1990 р. фірмою Луз було побудовано дев’ять СЕС загальної потужністю 354 МВт. Останні СЕС, побудовані фірмою Луз, виробляють електроенергію по 13 центов/(кВт-ч) з перспективою зниження до 10 центов/(кБт-ч).

Д. Міле з університету Сіднея поліпшив конструкцію сонячного концентратора, використавши стеження Сонцем з двох осях і застосувавши вакуумированный теплоприемник, отримав ККД 25−30%. Вартість одержуваної електроенергії становитиме 6 центов/(кВт-ч). Вважають, що така система дасть змогу зменшити вартість одержуваної електроенергії до 5,4 цента/(кВт-ч). При такі показники будівництво СЕС стане економічним і конкурентоспроможним проти ТЭС.

Іншим типом СЕС, які мають розвиток, стали установки з двигуном Стирлинга, размещаемым в фокусі параболического дзеркального концентратора. ККД таких установок «може становити 29%.

Передбачається використовувати подібні СЕС невеличкий потужності для електропостачання автономних споживачів на віддалених местностях.

Світовий обсяги виробництва фотоелектричних перетворювачів з 6,5 МВт в 1980 р. сягнув 29 МВт 1987 р. й у 1993 р. становить понад 60 МВт (рис.).

Рис. Виробництво фотоелектричних пристроїв у світі 1970;1993 гг.

У Японії щорічно випускається 100 млн. калькуляторів загальної потужністю 4 МВт, що становить 7% світової торгівлі фотоелектричними перетворювачами. Більше 20 тис. будинків, у Мексиці, Індонезії, Африці, Шрі-Ланці та інших країнах використовують фотоелектричні системи, змонтовані з будинків, щоб одержати електроенергії для побутових целей.

Вітер. На погляд вітер здається однією з доступних і відновлювальних джерел енергії. На відміну від поверхні Сонця може «працювати» взимку і вони влітку, вдень і вночі, північ від і півдні. Але вітер — це надзвичайно розсіяний енергоресурс. Природа не створила «родовища» вітрів і пустила їх, подібно річках, по руслам. Вітрова енергія практично завжди «розмазана» по величезним территориям.

Основні параметри вітру — швидкість і напрям — змінюються часом дуже й непередбачено, що робить її менш «надійним», ніж Солнце.

Отже, стають дві проблеми, які необхідно розв’язати для повноцінного використання вітру. По-перше, це можливість «ловити» кінетичну енергію вітру з максимальною площі. По-друге, ще важливіше домогтися рівномірності, сталості вітрового потоку. Друга проблема поки вирішується питання з трудом.

Вироблення електроенергії з вітром має низку преимуществ:

— екологічно чисте виробництво без шкідливих отходов,.

— економія дефіцитного дорогого палива (і для атомних станций),.

— эоступность,.

— эрактическая неисчерпаемость.

Вітрові двигуни не забруднюють довкілля, але дуже громіздкі і гучні. Щоб випускати з їх допомогою багато електроенергії, необхідні величезні простору землі. Найкраще вони працюють там, де дмухають сильні вітри. І, тим щонайменше одне електростанція, працююча на копалині паливі, може замінити за кількістю отриманої енергії тисячі вітряних турбин.

Море. Основне джерело поновлюваної енергії - сонце. Другий по величині - Світовий океан, є це й природним концентратором сонячної энергии.

Форми акумуляції енергії в океані різноманітні. Енергетичні джерела океану мають різні потенціалом ресурси. Значні енергетичні можливості укладають у собі: хвилі, припливи й течії, теплова енергія океану, перепади солености.

Дослідження дають підстави дійти невтішного висновку, що хвилі тоді як іншими поновлюваними джерелами енергії океану мають досить хорошими показниками, що дозволить у майбутньому змогли ефективно використати їх энергию.

Кожна хвиля моря, котра направляється до берега, несе з собою величезну енергію (наприклад, хвиля заввишки 3 м несе близько 90 відсотків кВт потужності на 1 м узбережжя). Нині є реальні інженерні і технічні змогу ефективного перетворення хвильової енергії в електричну. Проте надійні волноустановки доки розроблено. Досвід використання хвильових електростанцій вже є і до СНД, та інших країнах мира.

Найбільш досконалий проект «Кивающая качка», запропонований конструктором З. Солтером. Поплавки, похитувані хвилями, дають енергію вартістю всього 2,6 пенсу за 1 КВтч, що лише трохи перевищує номінальну вартість електроенергії, яку виробляють новітніми електростанціями, які спалюють газ (в Британії це — 2,5 пенсу), відчутно нижче, ніж дають АЕС (близько 4,5 пенсу за 1 КВтч).

Припливи. Перша велика електростанція, працююча на енергії припливів, була побудована 1968 р. у гирлі річки Ранс (Франція). Електростанція працює так. Коли починається відплив, заслінки в дамбі закривають, підтримуючи високий рівень води за греблею. При різниці рівнів в 3 м. заслінки відкривають, і вода потрапляє у морі, роблячи оберти лопатки 24-х великих турбін, а водночас і і ротори електрогенераторів. Коли знову починається приплив, вода через відкриті заслінки проходить за греблю, та циклу повторюється (див. рис. № 5).

Ріки. Приблизно 1/5 частина енергії, споживаної в усьому світі, виробляють на ГЕС. Її отримують, перетворюючи енергію падаючої води в енергію обертання турбін, що у своє чергу обертає генератор, вырабатывающий електрику. Гідростанції бувають дуже потужними. Так, станція Итапу річці Парана за українсько-словацьким кордоном між Бразилією і Парагваєм розвиває потужність до13 000 млн.Квт.

Енергія малих річок також у кількох випадків може бути джерелом електроенергії. Можливо, від використання цього джерела необхідні специфічні умови (наприклад, річки із сильним течією), але у кількох місцях його, де звичайне електропостачання невигідно, установка міні-ГЕС міг би вирішити безліч локальних проблем. Бесплотинные ГЕС для річок і річечок вже є. Цей двометровий агрегат не що інше, як бесплотинная ГЕС потужністю 0,5 кВт. У поєднанні з акумулятором вона забезпечить енергією селянське хазяйство чи геологічну експедицію, отгонное пасовище чи невелику майстерню… Чи була поблизу речушка!

Роторна установка діаметром 300 мм вагою всього 60 кг виводиться на стромовину, притапливается на придонную «лижу» і тросами закріплюється із двох берегів. Мультиплікатор обертає автомобільний генератор постійного струму напругою 14 вольт, і енергія аккумулируется.

Досвідчений зразок бесплотинной міні-ГЕС вдало проявив себе річках Гірничого Алтая.

Земля. Геотермальна енергія. Тепло від гарячих гірських порід у земної корі також має здатність генерувати електрику. Через пробурені у гірничій породі свердловини вниз накачується холодна вода, а вгору піднімається освічений із води пар, який обертає турбину.

Проте за минулі 15 років виробництво електроенергії на геотермальних електростанціях (ГеоТэс) у світі значно зросла. Два останніх десятиліття виконувалися великі програми науково-дослідних, досвідченоконструкторських і технологічних робіт у цьому напрямі. Накопичено також певний досвід створення і багаторічної експлуатації дослідно-промислових й управління промислових геотермальних установок різного назначения.

Сучасне розвиток геотермальної енергетики передбачає економічну й доцільність використання наступних видів підземних геотермальних вод:

— температурою більш 140 °C і глибиною залягання до 5 км розробки электроэнергии,.

— температурою близько 100 °C для систем опалення будинків та сооружений,.

— температурою близько 60−70°С для систем гарячого водоснабжения,.

— геотермальні холодильні установки,.

— системи геотермального теплопостачання теплиц.

ГеоТЭЦ дозволить одержувати додатково 760−1010 млн. кВт. год електроенергії у год.

Використання теплоти геотермальних вод представляє поки що певну складність, пов’язану зі значними капітальними витратами на буріння свердловин і зворотний закачування відпрацьовану воду, створення коррозийно-стойкого теплотехнічного оборудования.

Енергія Біомаси. Великі можливості у власному енергозабезпеченні сільськогосподарських підприємств і економії ПЕР закладено у використанні енергії відходів сільгоспвиробництва і рослинної біомаси. У сільськогосподарському виробництві як джерело тепла можна взяти будь-які рослинні відходи, непридатні використання через прямий призначенню або знайшли іншого господарського применения.

Останнім часом використання біомаси у її формах (дерево, деревне вугілля, відходи сільськогосподарського виробництва та тварин) у світі цілому снизилось.

У багатьох країн використання дров, деревного вугілля й сільськогосподарських відходів поставлено на комерційну основу. Слід відзначити, що у сільських районах колишнього СРСР частка використання деревного палива дуже значна і за переході налаштувалася на нові енергоносії можна очікувати певного зростання самозаготовок.

Значне розвиток отримала переробка біомаси, джерело якої в процесах газифікації, теролиза й отримання рідких топлив.

При переробці біомаси на етанол утворюються побічні продукти, колись всього — промивні води та залишки перегонки. Останні є серйозним джерелом екологічного забруднення довкілля. Представляють інтерес технології, що дозволяють у процесі очищення цих відходів отримувати мінеральні речовини, використовувані у хімічній промисловості, а також застосовувати їх задля виробництва мінеральних удобрений.

Теплотворная здатність спалювання 1 т сухого речовини соломи еквівалентна 415 кг сирої нафти, теплотворность 1 кг пшеничного соломи і сухих кукурудзяних стебел дорівнює 15,5 МДж, соєвої соломи — 14,9, рисового лушпиння — 14,3, соняшникової лушпиння — 17, 2 МДж. За цим показником рослинні відходи рільництва наближаються до дровам — 14,6−15,9 МДж/кг і перевершують буре вугілля — 12,5 МДж/кг.

Проблеми утилізації твердих побутових відходів (побутового сміття) гостро стоять перед країнами. Вихід сміття становить 250−700 кг на свою душу на рік, збільшуючись на 4−6% на рік, випереджаючи приріст населения.

Рішення проблеми переробки сміття знайдено використання технології твердофазного зброджування на обладнаних полігонах із отриманням біогазу. Ця технологія найдешевша, не оперує з токсичними викидами і стоками.

Нині у світі діють десятки установок щоб одержати біогазу з сміття із використанням їх у основному задля виробництва електроенергії та тепла сумарно потужністю сотні МВт.

Останніми роками у зв’язку з обвальним накопиченням зношених автомобільних шин, особливо у урахуванням жорсткості вимог щодо їх зберігання (ряд звалищ виникли пожежі (які вдавалося загасити роками), активно розвивається технологія їх сжигания.

Водень. Набирає силу нова галузь промисловості - воднева енергетика й технологія. Потреба економіки водні йде з наростаючою. Адже це найпростіше і легчайшее речовина може використовуватися як як паливо, а й як необхідний сировинної елемент у багатьох технологічних процессах.

Він незамінний в нафтохімії для глибокої нафтопереробки, ж без нього замало, скажімо в хімії і при отриманні аміаку і азотних добрив, а чорної металургії з її допомогою відновлюється залізо з руд.

Такі існуючі види органічного палива, як газ, нафта й вугілля, теж служать сировиною у тих або подібних процесах, але ще корисніше витягти їх самий економний і чистий енергоносій — хоча б водород.

Водень — ідеальний экофильный вид палива. Дуже висока, і його калорійність — 33 тис. Ккал/кг, що у 3 разу вищу калорійності бензину. Він легко транспортується газопроводами, тому що в неї дуже мала в’язкість. По трубопроводу діаметром 1,5 м з нею передається 20тыс. Мегават потужності. Перекачування найлегшого газу на відстань 500 км. майже вдесятеро дешевше, ніж передача такою самою кількістю електроенергії по лініях електропередачі. Як можна і природного газу, водень придатний кухні для приготування їжі, опалювання й об'єктивності висвітлення зданий.

Але передавати водень в рідкому вигляді - задоволення дуже дороге, т.к. щодо його скраплення потрібно витратити майже половину енергії, котра міститься у ньому самому. З іншого боку, необхідно забезпечити ідеальна теплоізоляцію трубопроводу, оскільки температура рідкого водню дуже низка.

Як паливо водень спалюється в двигунах ракет й у паливних елементах для безпосереднього отримання електроенергії при поєднанні водню і кисню. Його можна використовувати і як паливо для авіаційного транспорта.

Нині у світі отримують близько тридцяти мільйонів тонн водню на рік, причому переважно з газу. За прогнозами за 40 років виробництво водню має збільшитися в 20−30 раз.

Попереду з допомогою атомної енергетики замінити нинішній джерело водню — природного газу більш дешевше, а доступне сировину — воду. Тут можливі два пути.

Перший шлях — традиційний, з допомогою електрохімічного розкладання воды.

Друга можливість менш відомий. Якщо нагріти пари води до 3000−3500 З, то водні молекули розваляться самі собой.

Обидва способу отримати водень із води поки дорожче, ніж із природного газу. Проте природного газу дорожчає, а методи розкладання води вдосконалюються. Згодом водень із води стане дешевле.

4. РОЛЬ СОНЯЧНОГО І КОСМІЧНОГО ВИПРОМІНЮВАННЯ І ПЕРЕТВОРЕННЯ ЙОГО У ЭНЕРГИЮ.

ХІМІЧНИХ ЗВ’ЯЗКІВ (ФОТОСИНТЕЗ).

Космічне випромінювання. Досить давно було доведено, що ні Сонце є є основним джерелом космічного излучения.

У нашій Галактиці існує Крабовидная туманність, яка утворилася у вибуху зірки в 1054 р. Досвід свідчить, що вона є джерелом радіохвиль і джерелом космічних частинок. Це пояснює величезної енергії космічних протонов.

Не треба думати, що тільки вибухи зірок призводять до появі космічних частинок. Будь-які зоряні джерела радіохвиль може бути одночасно джерелами космічних лучей.

Існування космічного проміння було знайдено ще 1912 р. З допомогою повітряних куль було встановлено, що інтенсивність іонізуючого випромінювання зростає збільшенням висоти. Отже, це випромінювання виникає не так на Землі, а разів у світовому просторі. Милликен перший впевнено висловив таке припущення і зробив явища його сучасне назва: космічне излучение.

У 1927 р, радянський учений Д. У. Скобельцын перший отримав фотографію слідів космічного проміння в ионизационной камере.

Була визначено енергія космічних частинок. Вона опинилася огромной.

Для вивчення природи космічного проміння використовували радіолокатори, потім почали будувати радіотелескопи із величезними чашеобразными антенами і чутливими приймачами випромінювання. Бистре розвиток радіоастрономії призвело до цілої низки найважливіших открытий.

Було виявлено, що нейтральний холодний водень, що становить основну масу міжзоряного газу та в оптичному діапазоні невидимий, випускає монохроматическое радіовипромінювання із довжиною хвилі 21 див. Це допомогло вивчити розподіл водню з нашого зоряної системі - Галактиці, навіть далекі області, закриті пиловими хмарами, які, проте, для радіохвиль прозрачны.

Було доведено існування позитрона. Мезони — частки з безліччю, проміжної між масами протона й електрону, були вперше виявлено в космічних лучах.

Нині встановлено, що первинне космічне випромінювання складається з стабільних частинок високих енергій, летять у найрізноманітніших напрямах осіб у космічному пространстве.

Інтенсивність космічного випромінювання у районі Сонячної системи становить середньому 2−4 частки на 1 см² за 1 з. Вона полягає переважно з протонів (~91%) і а-частиц (6,6%), невелику частину посідає ядра інші елементи (менш 1%) і електрони (~1,5%). Середнє значення енергії космічних частинок — близько 104 МэВ, а енергія окремих частинок сягає надзвичайно високих значень — 1012 МэВ і более.

Далі було відкрито галактики, потужність радіовипромінювання що у мільйони разів більше, ніж в нашої галактики (їх назвали радиогалактиками). Виявилося, що такий потужний радіовипромінювання має нетепловую природу. Воно викликано гігантськими вибухами, у яких викидаються величезних мас речовини, мільйони разів більші маси Сонця. Викинуті вибухом швидко які летять заряджені частки в міжзоряному магнітному полі рухаються по криволинейным траєкторіям, т. е. з прискоренням. А прискорене рух заряду супроводжується випромінюванням електромагнітних волн.

Це нетепловое випромінювання називають магнитотормозным чи синхротронным (воно зокрема у синхротронах-ускорителях заряджених частинок). Вивчення синхротронного випромінювання дає цінні інформацію про русі потоків космічних частинок і міжзоряних магнітних полях. Зазвичай випромінюються радіохвилі, якщо частки рухаються з дуже великими швидкостями чи досить сильному магнітному полі, всі вони випускають видиме, ультрафіолетове і навіть рентгенівське излучение.

Для реєстрації космічного випромінювання, від інфрачервоного до рентгенівського, дуже широко використовується фотографічний метод. Крім цього у ролі приймачів випромінювання застосовуються термопари, термосопротивления, і навіть фотоелектричні устройства.

Атмосфера сильно поглинає коротковолновое випромінювання. До поверхні Землі доходять лише близьке ультрафіолетове випромінювання, та й сильно ослаблене. Тому коротковолновое космічне випромінювання можна вивчати лише за допомогою ракет і спутников.

Сонячне випромінювання. Такі дослідження дозволили вивчити ультрафіолетовій область спектра Сонця. Оскільки температура сонячної корони становить близько 20 «До, то відповідно до законів теплового випромінювання корона мусить бути джерелом рентгенівського випромінювання. А перші досліди з допомогою ракет підтвердили це. Виявилося, що рентгенівське випромінювання Сонця непостоянно.

Сонце періодично (під час спалахів) випускає сонячні космічні промені, які перебувають переважно з протонів і а-частиц. Мають невелику енергію, але високу інтенсивність, що доводиться враховувати у разі планування космічних полётов.

При хромосферных спалахи спостерігаються сплески рентгенівського випромінювання. Це тим, що викинуті при спалах швидко які летять електрони випускають рентгенівське випромінювання у зіткненні коїться з іншими частинками сонячної атмосфери, і навіть під час гальмування у сильному магнітному полі активних областей (синхротронное випромінювання). Зауважимо, що рентгенівське випромінювання Сонця — найважливіший джерело іонізації верхнього шару атмосфери Землі - ионосферы.

Здебільшого первинні космічні промені складаються з протонів (близько 90 відсотків%), крім протонів у яких присутні і більше важкі ядра. Зіштовхуючись із іншими молекулами, атомами, ядрами, космічні промені спроможні створити елементарні частки всіх типов.

Дослідження космічного і сонячного випромінювання усе ще однією з захоплюючих занять физиков.

Фотосинтез. Завдяки сонячному і космічному випромінюванню здійснюється процес фотосинтезу і зростання рослин, відбуваються різноманітні фотохімічні процессы.

Слово «фотосинтез» означає буквально створення чи складання чогось під дією світла. Зазвичай, говорячи про фотосинтезі, мають на увазі процес, з якого рослини на сонячному світу синтезують органічні сполуки з неорганічної сырья.

Усі форми життя в Всесвіту потребують енергії на шляху зростання і підтримки життя. Водорості, вищі рослин та деякі типи бактерій уловлюють безпосередньо енергію сонячного випромінювання та використовує її для синтезу основних харчових речовин. Тварини не вміють використовувати сонячний світло у ролі джерела енергії, вони мають енергію, поїдаючи рослини чи інших тварин, які живилися растениями.

Отже, зрештою джерелом енергії всім метаболічних процесів на планеті, служить Сонце, а процес фотосинтезу необхідний підтримки всіх форм життя на Земле.

Ми користуємося копалиною паливом — вугіллям, природного газу, нафтою та т. буд. Всі ці є екологічно безпечними — нічим іншим, як продукти розкладання наземних і морських рослин чи тваринних, і запасена у яких енергія була мільйони років як розв’язано отримана з сонячного світла. Вітер і дощ теж зобов’язані своїм виникненням сонячної енергії, отже, енергія вітряків і гідроелектростанцій зрештою також обумовлена сонячним излучением.

Важливою віхою історія вивчення фотосинтезу було яке 1845 р. німецьким фізиком Робертом Майером твердження у тому, що зелені рослини перетворять енергію, сонячного світла хімічну энергию.

Найважливіший шлях хімічних реакцій при фотосинтезі - це перетворення вуглекислоти та води в вуглеці і кисень. Сумарну реакцію можна описати рівнянням СО2+Н20 ([СН20]+02 .

Вуглеводи, які утворюються у цій реакції, містять більше енергії, ніж вихідні речовини, т. е. СО2 і Н20. Отже, з допомогою енергії Сонця енергетичні речовини (СО2 і Н20) перетворюються на багаті енергією продукти — вуглеводи і кисень. Енергетичні рівні різних реакцій, описаних сумарним рівнянням, можна охарактеризувати величинами окисно-відновних потенціалів, вимірюваних в вольтах. Значення потенціалів показують, скільки енергії запасається чи витрачається в кожної реакции.

Швидкість фотосинтезу зростає лінійно, або безпосередньо до пропорційно збільшення інтенсивності світла. Принаймні подальшого збільшення інтенсивності світла наростання фотосинтезу стає менш і менше вираженим, і, нарешті, припиняється, коли освітленість сягає певного рівня 10 000 люкс. Подальше підвищення інтенсивності світла не впливає швидкість фотосинтезу. Область стабільної швидкості фотосинтезу називається областю светонасыщения. Якщо потрібне збільшити швидкість фотосинтезу у цій галузі, треба змінювати не інтенсивність світла, а будь-які інші факторы.

Інтенсивність сонячного світла, яка потрапляє ясний літнього дня на поверхню землі, у багатьох місцях нашої планети становить приблизно 100 000 люкс. Отже, рослинам, окрім тих, які зростають у густих лісах й у тіні, падаючого сонячного світла буває достатньо для насичення їх фотосинтетичної активности.

Що стосується низьких інтенсивностей світла швидкість фотосинтезу при 15 і 25 °C однакова. За більш високих интенсивностях швидкість фотосинтезу при 25 °C значно вищий, аніж за 15 °C. Отже, у сфері світлового насичення рівень фотосинтезу залежить тільки від поглинання фотонів, але та інших чинників. Більшість рослин, у помірному кліматі добре функціонують в інтервалі температур від 10 до 35 °C, найсприятливіші умови — це температура близько 25 °C.

Отже, фотосинтез можна як складного процесу перетворення променистої енергії Сонця енергію хімічних зв’язків органічних речовин, необхідні життєдіяльності як самих фотосинтезирующих організмів, і інших організмів, нездатних до самостійного синтезу органічних веществ.

5. ЗАДАЧИ.

БИОЛОГИЯ.

Скільки глюкози (р) витратить один школяр за урок (45 хвилин), якщо за хвилину він витратить 8 кДж енергії? Кисень доставляється у кількості, достатньому до повного розщеплення глюкозы.

ЭКОЛОГИЯ.

Рішенням міської адміністрації з підприємства це було взыскано10 млн. крб. враховувати погашення шкоди, причинённого скиданням неочищених вод в водойма загального користування. Підприємство (причинитель шкоди) звернулося до арбітражний суд жаданням визнання даного стягнення недійсним і про повернення стягненою суми з тієї причини, що це підприємство постійно перераховує на рахунок екологічного фонду платежі за нормативні і наднормативні викиди, скиди шкідливих веществ.

Вирішіть дело.

ХИМИЯ.

Наскільки зменшиться маса срібного анода, якщо електроліз розчину A9NO3 проводити попри силу струму 2А протягом 38 хвилин 20 секунд?

Складіть електронні рівняння процесів, що відбуваються на гранитовых електродах. ———————————- [pic].

[pic].