February 15th, 2010

krym

Научная история про речку

Даже медведь любит заниматься физикой и катать с горки камни. А уж дети тем более с удовольствием скатывают с горки мячи, колёса и прочие округлые предметы, используя такую школьную физическую закономерность как переход потенциальной энергии в кинетическую (ну, строго говоря, это очень нетривиальное взаимодействие стремления тела двигаться по геодезической в искривлённом пространстве, перекрытое реакцией опоры или ускорением из-за воздействия земной поверхности). Если поверхность горы идеальная и шарик очень круглый, то потенциальная энергия полностью переходит в кинетическую, поэтому шар разгоняется - чем дальше, тем быстрее.
Течение речки во многом подобно движению шара - вода скатывается по наклонной поверхности к морю. Но это движение неидеально - вода испытывает трение о землю (и о воздух), поэтому скорость реки не увеличивается бесконечно, а выходит на какую-то постоянную скорость - и вся последующая потенциальная энергия уходит в тепло, выделяющееся при трении (быстро потрите ладони друг о друга - чувствуете, как они согрелись?). Тепло выделяется в прибрежной зоне, где скорость реки падает до нуля, поэтому температура увеличивается пропорционально вязкости воды и квадрату градиента скорости течения.

Что происходит при постройке гидроэлектростанции? Она вмешивается в энергетическую цепь: потенциальная энергия - кинетическая энергия - вязкое тепло. Станция отнимает часть кинетической энергии, тем самым уменьшая вязкое тепло.
Но если рассмотреть общий тепловой баланс, то понятно, что эти потери тепла могут быть малы на фоне других факторов.

От чего греется река?
Collapse )