Когда, наконец, бензин добирается до автомобиля, а электричество приходит в розетки наших домов, начинается самое главное. Приходит пора израсходовать энергию, чтобы сделать что-нибудь полезное или просто интересное. И если внимательно рассмотреть, что окружает вас в квартире, можно заметить, как много вещей здесь тратит электричество на разную работу. Холодильник морозит свое нутро, а лампочка светит, чайник закипает, пылесос всасывает воздух, планшет запускает игру.
Для каждого дела требуется разное количество энергии, и на каждом приборе обязательно указано, как быстро он ее расходует. Потребление электроэнергии измеряют в ваттах (Вт) и киловаттах (кВт), как вес – в граммах (г) и килограммах (кг). Если внимательно поискать, то и на чайнике, и на утюге можно найти неприметную надпись: столько-то кВт.
На холодильнике могут указывать расходы энергии за год, а на стиральной машине – за одну стирку. Попробуй найти эти цифры на своих домашних электроприборах. Какой из них самый прожорливый? А какому нужно меньше всего энергии?
Добирается до места и энергия ископаемого топлива. Бензин заливают в топливный бак автомобиля, керосин – в самолет, дизельным топливом заправляют тяжелые грузовики и морские суда. А дальше в работу вступают их двигатели, которые превращают химическую энергию в кинетическую – крутят колеса, винты и пропеллеры.
Топливо подается в двигатель маленькими порциями и поджигается обычно электрической искрой. Каждая порция сгорает, и оставшиеся от нее раскаленные газы толкают поршень двигателя, как пар над кастрюлей подбрасывает крышку, только намного сильнее. От движений поршня взад и вперед приходят в движение колеса.
Нефть содержит сложную смесь разных молекул, которую разделяют во время переработки. Из самых тяжелых и плотных получается вязкий мазут – топливо, которое используют некоторые морские суда. Более легкая часть идет на дизельное топливо, на котором часто ездят грузовики. Еще легче керосин, он сейчас используется как топливо для самолетов, а из самой легкой части нефти получается обычный бензин.
За год все человечество вместе тратит целое море энергии. Примерно половину от этого количества расходует промышленность: машины, добывающие полезные ископаемые, станки на заводах и фабриках, техника, которая помогает выращивать урожай. Еще четверть отдается транспорту: автомобилям, самолетам, поездам и так далее. Остальное уходит на домашнее и городское хозяйство.
Несмотря на то что сжигание ископаемого топлива наносит вред природе, оно до сих пор остается главным источником энергии в мире. Примерно три четверти ее мы получаем из угля, нефти и газа. На солнечные и ветряные электростанции приходится меньше десятой доли.
Чтобы получить всю энергию, которая нужна человечеству каждый год, создавать и расходовать приходится намного больше. Пока электростанции сжигают топливо, провода передают электричество, а цистерны перевозят нефть, на каждом шаге часть энергии теряется. Поэтому производить ее нужно с запасом.
Какая-то доля энергии теряется всегда, что бы мы с ней ни делали. Ее отбирает трение между деталями генератора или двигателя. Летящая стрела тормозится о воздух. Часть тепловой энергии, полученной на угольной электростанции, поднимается в небо вместе с горячим дымом. Даже в батарейке, которая ждет в магазине, пока ее купят, заряд понемногу уменьшается. Такие потери неизбежны, но инженеры и ученые находят хитрые способы их снизить.
При нагревании воды в открытой кастрюле теряется очень много тепловой энергии. Но ведь можно просто накрыть ее крышкой, которая удержит тепло внутри. Расходы электричества на нагревание будут меньше в 2–3 раза.
Для уменьшения трения двигатель смазывают маслом. Теплом дыма дополнительно подогревают воду. Даже автомобили и домашние электроприборы стараются делать «энергетически эффективными» – то есть такими, которые расходуют энергию бережно, почти без потерь. Например, светодиодная лампочка светит так же ярко, как старая лампа накаливания, но тратит на это примерно в десять раз меньше электричества.
