Возникновение энергетики

В современном обществе потребление энергии на производственные процессы, транспорт, сельское хозяйство и бытовые нужды слагается из двух основных видов потребления: потребление теплоты (80%) и механической энергии (20%). В первобытном обществе потребление механической энергии покрывалось исключительно затратой энергии людей.

Самое крупное достижение техники первобытного периода - возникновение теплотехники в форме получения и использования огня.

Огонь сразу же начал применяться как в быту, так и в производственной деятельности человека. Согревание у пламени костра, приготовление пищи, защита от диких зверей обеспечили не только сохранение человеческого общества, но и его значительный рост и распространение.

Однако перечисленные виды раннего бытового использования теплоты еще не определяют всего значения первого заимствования человеком энергии из кладовых природы. В своих взаимоотношениях с природой, начиная от примитивных форм присвоения до современных форм автоматического производства, человек не может заимствовать от природы ничего, кроме вещества и энергии.

В процессе исторического развития методов этого заимствования каждый новый скачок в освоении новых веществ создавал условия для освоения новых видов энергии, а скачок в освоении новых видов энергии создавал условия для освоения новых веществ. Так, освоив древесину, человек путем трения одного куска дерева о другой научился получать теплоту, а используя теплоту, он научился выплавлять металл.

Рис. 1-15. Бронзовые косари. Необработанные отливки (Государственный Исторический музей. Москва)

Получение металла - производственное использование теплоты - оказало решающее влияние на жизнь первобытного общества. Медные и бронзовые орудия (рис. 1-15), а затем и оружие (рис. 1-16), сохранив форму и размеры, определяемые ручным использованием, получили новые качества, значительно увеличившие их эффективность по сравнению с каменными.

Рис. 1-16. Отливки бронзовых кинжалов (Государственный Исторический музей. Москва)

Рис. 1-17. Сыродутная рудоплавильная печь на склоне холма

Технология получения металла поставила ряд сложных задач по организации потребных тепловых режимов. Костер, в какой-то степени решавший задачу получения относительно низкоплавкой бронзы, оказывался совершенно непригодным для выплавки железа из руды. Путем длительного опыта, оценивая малейшие достижения и ошибки, передавая из поколения в поколение рецептуру, складывавшуюся ценой большого труда, первобытные металлурги научились использовать воздушные потоки, двигающиеся по склонам холмов, для организации питания воздухом ранних плавильных печей (рис. 1-17). Зависимость процесса плавки от такого непостоянного фактора, как направление и сила ветра, привела к решению, заключавшему в себе принципиально новое содержание: человек должен делать сам то, чего не может найти в природе. Это содержание, являющееся основной формулой перехода от присвоения во всех его формах к воздействию на природу, в конкретном случае развития первобытной металлургии выразилось в необходимости "делать ветер".

В сыродутных горнах для раздувания огня стали применять воздуходувные мехи.

Рис. 1-18. Схема устройства сыродутного горна для выплавки железа с искусственной тягой: 1 - воздуходувные мехи; 2 - отверстие для выхода газов

В рудоплавильной печи усовершенствованного типа (рис. 1-18) процесс плавки уже не зависел от капризов природы. Однако это освобождение не далось даром новаторам ранней металлургии: привод воздуходувных мехов потребовал затраты механической энергии. В качестве источника этой энергии человек мог в то время предложить только самого себя, и живые двигатели пролили реки трудового пота для проторения дороги в лучшее будущее человечества. Рудоплавильная печь явилась первым техническим объектом, потребляющим теплоту и механическую энергию.

Рис. 1-19. Гончарная печь: 1 - место для очага; 2 - печной под; 3 - отверстие для выхода дыма

Решение задачи о наиболее целесообразной организации тепловых режимов принимало новые конструктивные формы. Так возникли обжигательные печи (рис. 1-19), нагревательные горны, способы выжигания стволов деревьев для получения челнов, способы выжигания лесных массивов для расчистки земли под посевы. Теплота, покоряемая человеком, начала вносить свой вклад в технический прогресс.