Возникновение энергетической техники

В настоящее время потребление энергии для производственных процессов, транспорта, сельского хозяйства и бытовых нужд слагается из двух основных видов: потребление теплоты (80%) и механической работы (20%). В первобытном обществе потребность в механической энергии покрывалась исключительно затратой биологической энергии. Самым крупным достижением техники первобытного периода явилось возникно­вение теплотехники в форме получения и использования огня. Использование огня сразу начало находить себе применение, как в быту, так и в производственной дея­тельности людей. Согревание у пламени костра, варка пищи, лучше усваиваемой организмом, защита от диких зверей обеспечили сохранение и развитие человека.

Однако перечисленные виды раннего бытового исполь­зования тепла еще не определили всего значения для лю­дей этого первого заимствования человеком энергии из кладовых природы. В своих взаимоотношениях с приро­дой человек не может получать от природы ничего, кроме того, чем она располагает: вещества и энергии. В процес­се исторического развития способов заимствования от природы ее вещества и энергии каждый шаг в освоении новых видов вещества создавал условия для освоения но­вых видов энергии, а применение новых видов энергии давало возможность освоения новых видов вещества. Так, используя дерево, человек путем трения одного куска де­рева о другой начал получать теплоту, которая позволи­ла производить ранее неизвестный ему вид вещества − металл и т. п. Металл оказал решающее влияние на жизнь первобытного общества. Медное, бронзовое, а за­тем и железное оружие и орудия сохранили форму и размеры, определяемые ручным трудом, но получили ряд новых качеств, значительно увеличивших их эффективность по сравнению с такими же орудиями из камня.

Технология получения металла поставила ряд слож­ных задач по организации соответствующих тепловых ре­жимов. Костер, в какой-то степени позволявший получать относительно низкоплавкую бронзу, оказывался совер­шенно непригодным для выплавки железа из руды. Путем длительного опыта, передавая из поколения в поколение рецептуру, складывающуюся ценой большого труда, пер­вобытные металлурги научились для дутья в плавильных печах использовать воздушные потоки, перемещавшиеся по склонам холмов. Зависимость процесса плавки от таких непостоянных факторов, как направле­ние и скорость свободного воздушного потока, привели к решению, заключавшему в себе принципиально новое содержание: человек должен осуществлять такое дутье независимо от природы. Легкие человека, позволяющие раздувать огонь, оказались совершенно недостаточными для воздухоснабжения рудоплавильной печи и были заме­нены воздуходувными мехами: машине была передана еще одна из трудных функций человека.

Рис.1. Схема горна для получения железа

В рудоплавильной печи усовершенствованного тип (рис. 1) процесс плавки почти не зависел от природы, но привод воздуходувных мехов потребовал затраты механической работы, в качестве источника которой человек мог в то время использовать только самого себя. Взаимосвязь производственных процессов привело к тому, что использование энергии в одной форме (тепло) вызвало необходимость применения энергии в другой форме (работа). Рудоплавильная печь, таким образом, явилась первым техническим объектом — потребителем энергии двух видов. Она же вслед за зерновой мельни­цей заставила человека обратиться к энергетическим ре­сурсам неорганической природы.

Стремление наиболее целесообразно использовать тепловые процессы привело к новым конструктивным фор­мам. Так возникли обжигательные печи и нагревательные горны, стали осуществляться выжигание стволов деревьев для получения челнов и выжигание лес­ных массивов для расчистки земли под посевы. Тепло­та − первая энергия неорганического мира, покоренная человеком, начала вносить свой вклад в технический прогресс.