Как энергия попадает в болид Формулы-1

Болиды формулы 1 приводятся в движение с помощью бензина и электричества, которые оба происходят из формы накопленной химической энергии. Но откуда взялась эта энергия и как она питает болид? Я имею в виду, откуда она на самом деле взялась?

Как энергия попадает в болид Формулы-1

Это первая часть из… вероятно, двух частей, если быть объективными, в выпуске F1 POWER: THE FUEL STORY (Энергия формулы 1: о топливе).

И так, возьмем Формулу-1. Пилот нажимает педаль газа, бензин поступает в цилиндр и воспламеняется искрой, которая заставляет его взрываться. Поршень приводится в движение и вращает коленчатый вал, участвующий в механическом процессе, который заканчивается очень быстрым вращением колес.

 

Как энергия попадает в болид Формулы-1

Но давайте вернемся на несколько шагов назад. Давайте вернемся на несколько сотен миллионов лет назад.

 

В это время я был всего лишь мальцом. И, хотя мобильные телефоны еще не были изобретены, солнце все еще светило.

Вы спросите у меня, как светит солнце? Внутри солнца находится суп из атомов водорода, которые быстро носятся вокруг с высокой энергией. Иногда атомы водорода врезаются друг в друга, начиная цепную реакцию, которая приводит к образованию гелия.

Как энергия попадает в болид Формулы-1

Когда образуется гелий, теряется часть массы исходных компонентов, она высвобождается из атомов в виде световой энергии. Я не собираюсь вдаваться в детали физики звезд здесь, но я не могу не подчеркнуть, насколько медленный этот процесс.

Требуется вечность, чтобы произошло слияние отдельных атомов внутри солнца. Просто на солнце так много атомов, что это происходит в целом постоянно.

 

Во всяком случае, эта световая энергия отправляется в космос и достигает Земли примерно через восемь минут.

 

Как энергия попадает в болид Формулы-1

Растения используют эту солнечную энергию непосредственно, в качестве пищи. Возможно, вы слышали, что нефтепродукты или бензин произошли от динозавров, но я вынужден вас разочаровать. Он появился от микробиологических растений и существ в океане. Водоросли и Планктон — одни из этих микроорганизмов.

Крошечные маленькие организмы, которые могут участвовать в фотосинтезе. То есть они принимают свет и используют его для изготовления топлива.

Они используют энергию света, для производства небольшой химической реакции, комбинируя углекислый газ с водой, так чтобы образовать САХАР (с небольшим количеством кислорода в качестве побочного продукта).

Сахар является углеводом, потому что в нем есть углерод, водород и кислород. Объедение!

Во всяком случае, эти сахара хранятся в водорослях, планктоне и других, а когда эти организмы

умирают, то тонут и, возможно, осядут в правильной смеси глины. При правильных обстоятельствах, в течение большого количества времени мертвые микроорганизмы окончательно занесет и они под воздействием нужной температуры и давления распадутся на масла и газы.

Прошло много времени к этому моменту. Динозавры вымерли. Люди носят шляпы.

Это совершенно новый мир. Сейчас эта сырая нефть представляет собой смесь многих различных видов масел — или углеводородов. Посмотрим, как углеводы становятся углеводородами в этом процессе? Это производственный процесс.

 

В любом случае, то, что мы делаем, это помещаем нефть в специальный испаритель, чтобы разделить все фракции углеводородов. Берем бензиновую фракцию и заливаем ее в машину Формулы-1.

Бензин — или газолин, если вы американец (я не собираюсь говорить «газ», чтобы не запутаться) — химически запас ту энергию, которая первоначально образовалась в реакции слияния на солнце. Эта энергия солнечного света использовалась для создания углеводов, которые затем стали углеводородами.

 

Как энергия попадает в болид Формулы-1

И тогда, то что мы делаем в двигателе, это берем эти углеводороды, добавляем немного кислорода из воздуха, добавляем немного тепла и БУМ — бурная химическая реакция происходит с выделением воды, углекислого и угарного газа, образованных из составляющих атомов, и выбросом энергии из оставшегося материала.

Вы получаете тепловую энергию от химической реакции, потому, что осталось немного массы, которая преобразуется в энергию, и это то, что происходит здесь. Это кванты, детка.

Во всяком случае, именно эта энергия нагревает воздух в цилиндре, который расширяется и толкает поршень, который затем поворачивает двигатель, который в свою очередь приводит в движение колесо. Это бурный процесс. Все из-за маленьких водородных атомов, бушующих внутри солнца.

 

Но — болиды F1 являются гибридами и имеют батареи, которые химически запасают энергию и выдают ее электрически в привод. Но эта энергия исходит от кинетической энергии самого автомобиля, поэтому эта батарея тоже заряжается от бензина, который поступает из древнего планктона, который в свою очередь взирал на солнце.

 

Как энергия попадает в болид Формулы-1

Но, зная, что нефть не может добываться вечно, учитывая, что мы потребляем ее быстрее, чем те водоросли могут ее производить, настанет время, когда F1 не сможет использовать бензин в качестве основного источника топлива. То, что в них может использоваться не для этого видео. Но чтобы понять этот круговорот, нам нужно вернуться к солнцу.

 

Я имею в виду не буквально. Я не одобряю полёт на солнце. Вы не проведете хорошо время.

 

Как энергия попадает в болид Формулы-1

Как вы, возможно, заметили из ваших ужасных следов загара, Карен, не все солнечные лучи попадают на водоросли и планктон. Много лучей падает на деревья и другие растения. И вместе вся эта растительная жизнь производит углеводы, хранит их, умирает и измельчается под многочисленными слоями земли на протяжении миллионов лет.

И этот процесс может создавать нефть, газы и угли, которые мы можем использовать в генераторах или электростанциях для питания электрических сетей. Применяется тот же процесс, что и в двигателе внутреннего сгорания — сжигаются углеводороды, производится тепло, оно используется, чтобы заставить вещи быстро вращаться. Классика.

Солнечный свет также воздействует на землю другими способами. Тепло, которое он создает, вызывает ветер и погоду, которые могут вращать ветряные турбины. Эта энергию можно запасти непосредственно в солнечных батареях.

Мы даже можем использовать отходы еще более старой звезды — тяжелые металлы, такие как уран, которые были образованы Солнцем, чтобы провести небольшое ядерное деление и добавить это в смесь.

 

Как энергия попадает в болид Формулы-1

Все это может питать электрические сети и участвовать в большой генерации энергии, которую мы можем использовать для перекачки в хранилища, такие как батареи, и использовать эти батареи для питания болидов.

 

Или мы можем использовать его для производства водородных топливных элементов, которые являются еще одним способом хранения энергии, подобно батарее.

Так что, если вы запасаете энергию в хранилищах, например батареях, очевидно, что почти вся она поступает из сети, которая подключена к этим массивным газовым и угольным электростанциям.

Таким образом, вы можете утверждать: «Это ничего не решает, мы все еще сжигаем углеводороды где-то еще».

 

Но. Но — если вы установите во все болиды батареи или топливные элементы или что-то еще, то у вас уже будет инфраструктура, чтобы поменять этих нефтяные ракеты на все, что вы хотите.

 

Как энергия попадает в болид Формулы-1

Больше солнечной энергии? Больше ветрогенерации? Мегахранилища энергии получше?

Повесьте все это на доску, у нас уже есть все это.

 

Болидам все равно, как вы генерируете энергию, она просто им необходима.

Так что… можно перейти в автомобильную эпоху без того, чтобы болиды сами сжигали топливо.

Но как это будет выглядеть — это вопрос для другого выпуска. Я не говорю, что это легко или что-то в этом роде.

Нет ничего легкого. Ваши болиды смогут издавать больше шума рассекая воздух, чем просто рев двигателя, но это уже совсем другая история.