Вода и электричество: Вода не проводит электрический ток? | Вопрос-ответ

Электронные водовороты: ученые наблюдают, как электричество ведет себя как вода

Исследователи из Массачусетского технологического института впервые наблюдали «электронные водовороты». Странное поведение возникает, когда электричество течет в виде жидкости, что может сделать электронику более эффективной.

Подобно воде, электричество состоит из дискретных частиц, поэтому можно было бы ожидать, что то и то  будут течь одинаково. Но в то время как молекулы воды достаточно велики, чтобы толкать друг друга и течь вместе, электроны намного меньше, а это означает, что они больше подвержены влиянию своего окружения.

Однако было предсказано, что в идеальных условиях — при температурах, близких к абсолютному нулю, и в чистых, бездефектных материалах — квантовые эффекты должны взять на себя их движение и позволить им течь как электронная жидкость с вязкостью меда. Если бы ученые могли использовать это, это могло бы привести к созданию более эффективных электронных устройств, в которых электрический ток протекает с меньшим сопротивлением.

В новом исследовании команда Массачусетского технологического института наблюдала явные признаки электронной жидкости — водовороты. Это обычные структуры в потоках жидкости, но не то, что обычно могут создавать электроны, и поэтому они никогда раньше не наблюдались. Исследователи обнаружили электронные вихри в кристаллах дителлурида вольфрама.

«Дителлурид вольфрама — один из новых квантовых материалов, в котором электроны сильно взаимодействуют и ведут себя как квантовые волны, а не как частицы», — сказал Леонид Левитов, соавтор исследования. «Кроме того, материал очень чистый, что делает поведение жидкости доступным».

Диаграмма, показывающая, как электроны текут в стандартном металле (золоте) слева и как они создают электронные водовороты в квантовом материале (дителлурид вольфрама) справа
Массачусетский технологический институт

В этом материале команда выгравировала узкий канал с круглыми камерами по обеим сторонам, затем пропустила через него ток и измерила поток электронов.  В стандартных материалах, таких как золото, электроны всегда будут течь в одном и том же общем направлении, даже когда они распространяются по камерам, а затем возвращаются в центральный канал. Но в дителлуриде вольфрама электроны закручивались в круглых камерах, меняя направление и создавая водовороты.

«Электронные вихри в теории ожидаются, но прямых доказательств нет, а увидеть — значит поверить», — сказал Левитов. «Теперь мы это увидели, и это явный признак того, что мы находимся в этом новом режиме, когда электроны ведут себя как жидкость, а не как отдельные частицы».

Команда говорит, что это подтверждение давнего предсказания может помочь ученым разработать более эффективную электронику.

Исследование было опубликовано в журнале Nature .

 

Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК

Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов

[email protected]

 

Source:
New Atlas

Теги: Квантовые технологииФизикаЭлектроника

Киевлян просят экономить воду и электричество

Киевлян просят экономить воду и электричество



Укринформ


После российских обстрелов критической инфраструктуры столицы киевлян призывают экономить воду и электричество.

Об этом во время брифинга в Медиацентре Украина-Укринформ заявил первый заместитель председателя Киевской городской государственной администрации Николай Поворозник, передает корреспондент Укринформа.

«В результате утреннего обстрела пострадали объекты критической городской инфраструктуры. Там продолжаются работы, разбираются завалы. Предпринимаются титанические усилия для того, чтобы возобновить подачу воды и света на левом берегу Киева», – сказал Поворозник.

Он назвал ситуацию довольно сложной и напряженной. В настоящее время специалисты работают над восстановлением водоснабжения и электроснабжения.

«В части домов на левом берегу подача света возобновлена, работы продолжаются. Но ситуация очень сложная потому, что повреждены основные объекты критической инфраструктуры города. Мы обращаемся к жителям с просьбой не только об экономии электроэнергии, а также и об экономии воды, чтобы было соответствующее давление в водопроводе», – подчеркнул Поворозник.

Читайте также: Укрэнерго пока не вводит графики аварийных отключений электричества

Он не исключает возможности веерных отключений электричества и в то же время отметил, что город должен максимально снизить потребление электроэнергии, чтобы оно было хотя бы в минимальном объеме.

Как сообщал Укринформ, в Киеве в результате ракетных обстрелов со стороны рф повреждены два объекта критической инфраструктуры, частично ограничены электро- и водоснабжение.

Электроэнергия
Обстрел
Вода
Киев

Больше новостей

Киев получил от США генераторы и спецтехнику для котельных и станций теплоснабжения

Делегация Еврокомиссии посетила столичный «пункт несокрушимости»

Жилые столицы уже поддержали 92 петиции к Киевсовету — Хацевич

В столице растет уровень заболеваемости гриппом и ОРВИ — за неделю на 20,6%

В Киеве тепло- и водоснабжение осуществляется в обычном режиме

Израиль передал современное медицинское оборудование для столичной детской больницы

Вода и электричество несовместимы

   Безопасность промышленных рабочих, новости и обновления  электрика, безопасность начинается между ушами  ehsweb

В кампусе ЮТК или даже при удаленной работе мы можем столкнуться с влажными условиями. Например, у нас могут быть ремонтные или инженерные мастерские, которые разбрызгивают воду для машин или чистят. В некоторых районах вода может использоваться и для мытья других районов. При наличии воды важно не допускать электричества. Прерыватель цепи замыкания на землю является одним из способов достижения этой цели.

Администрация по охране труда и здоровья (OSHA) описывает устройства GFCI следующим образом:

Замыкание на землю происходит при разрыве цепи заземления с низким сопротивлением от инструмента или электрической системы. Затем электрический ток может пройти через пользователя по альтернативному пути к земле, что приведет к серьезным травмам или смерти. Прерыватель цепи замыкания на землю, или GFCI, представляет собой быстродействующий автоматический выключатель, предназначенный для отключения электроэнергии в случае замыкания на землю всего за 1/40 секунды. Он работает, сравнивая количество текущих идет к и возвращается от оборудования по проводникам цепи. Когда сумма , переходящая в , отличается от суммы , возвращающей , примерно на 5 миллиампер, GFCI прерывает ток.

УЗО рассчитано на достаточно быстрое срабатывание, чтобы предотвратить поражение электрическим током. Если он правильно установлен и обслуживается, это произойдет, как только неисправный инструмент будет подключен к сети. Если заземляющий провод не поврежден или имеет низкое сопротивление, GFCI может не сработать, пока человек не предоставит путь. В этом случае человек получит удар током, но GFCI должен сработать так быстро, чтобы удар не причинил вреда.

GFCI , а не защитит вас от опасности контакта с линией (т.е. человека, держащего в каждой руке два «горячих» провода, горячий и нейтральный провод, или касания воздушной линии электропередач). Однако он защищает от наиболее распространенной формы поражения электрическим током — замыкания на землю. Он также защищает от пожаров, перегрева и разрушения изоляции проводов.

Что вы можете сделать?

  • Везде, где разбрызгивается или скапливается вода, электричество может привести к поражению электрическим током.
  • Убедитесь, что все электрические розетки в пределах четырех футов от источника воды защищены розеткой прерывателя цепи замыкания на землю, также известной как GFCI.
  • Проверяйте свою розетку GFCI каждый раз, когда вы ее используете.
  • Если это не работает должным образом, сообщите об этом в Службу обслуживания объектов One Call 865-946-7777 или https://fs.utk.edu/one-call/

    • .

Как проверить GFCI?

  • Каждый раз, когда вы используете GFCI, вы должны убедиться, что он работает правильно
  • Сначала подключите устройство, например лампу.
  • Включите устройство.
  • Нажмите кнопку «Тест», чтобы отключить GFCI.
  • Если лампа гаснет, значит проверка прошла успешно; В противном случае прекратите использование схемы и обратитесь в службу поддержки.

Узнать больше

Для получения дополнительной информации ознакомьтесь с этой статьей OSHA и eTool о различных типах GFCI, особенно о тех, которые применяются в строительстве и удаленной работе.

https://www.osha.gov/SLTC/etools/construction/electrical_incidents/gfci.html

 

Как это работает: вода для электричества

Все мы знаем, что если проложить линии электропередач достаточно далеко, то рано или поздно вы найдете угольную, газовую или атомную электростанцию, а может быть, солнечную панель или ветряную турбину.

Но не все понимают взаимосвязь между электричеством и водой , которая по-разному используется в энергетическом секторе. Понимание этой взаимосвязи может помочь лицам, принимающим решения, принимать более разумные и обоснованные решения, которые приносят лучшие результаты для потребителей и окружающей среды.

Многочисленные роли воды в электричестве

Вода участвует во многих этапах процесса производства электроэнергии:

  • Производство электроэнергии:  Около 65 процентов электроэнергии в США вырабатывается электрогенераторами, которым требуется охлаждение. Эти типы электростанций, называемые термоэлектрическими или «тепловыми», кипятят воду для производства пара для выработки электроэнергии. Вода также играет центральную роль в гидроэлектростанциях, которые используют плотины и другие подходы для улавливания энергии движущейся воды.
  • Добыча и производство топлива:  Вода является важным ресурсом для бурения и добычи природного газа, угля, нефти и урана. Во многих случаях при добыче топлива также образуются сточные воды, как это происходит в газовых и нефтяных скважинах, а также в отстойниках для угольного шлама.
  • Переработка и переработка топлива:  Нефть, уран и природный газ требуют очистки, прежде чем их можно будет использовать в качестве топлива с использованием значительного количества воды.
  • Транспортировка топлива:  Вода используется для транспортировки угля через шлам — трубопроводы из мелкоизмельченного угля, смешанного с водой, — и для проверки энергетических трубопроводов на наличие утечек. [1]
  • Контроль выбросов:  Многие теплоэлектростанции выбрасывают серу, ртуть, твердые частицы, двуокись углерода и другие загрязняющие вещества, и для них требуются технологии контроля загрязнения. Эти технологии также требуют значительного количества воды для работы.

Вода для энергии?

Использование воды на электростанциях состоит из двух компонентов: отбора и потребления. Забор воды, как и ожидалось, представляет собой акт удаления воды из местного источника воды. Забранная вода может быть возвращена или не возвращена в источник или предоставлена ​​для использования в другом месте. Водопотребление – это количество воды, теряемое на испарение в процессе охлаждения.

На некоторых электростанциях используются системы охлаждения, которые забирают воду из озера, реки, водоносного горизонта или океана для охлаждения пара, а затем возвращают практически всю ее — хотя и при более высоких температурах — в источник. Такие системы, известные как прямоточные системы охлаждения , имеют большой отбор, но низкое потребление.

Угольные и атомные электростанции, например, могут потреблять от 20 до 60 галлонов воды на каждый киловатт-час электроэнергии, которую они производят, в зависимости от того, как они охлаждаются.[2] Во многом из-за старых электростанций, использующих этот подход, на производство электроэнергии приходится почти 40 процентов забора пресной воды в Соединенных Штатах — порядка 100 миллиардов галлонов в день в 2008 году, — большая часть которой используется для охлаждения. [3]

Забор воды электростанциями может стать серьезной проблемой во время засухи или другого водного дефицита, когда вода просто недоступна в необходимых объемах или при требуемой температуре. Подача огромных объемов охлаждающей воды через системы насосов и труб также может заманить в ловушку и убить рыбу, личинки насекомых и другие организмы.

Электростанции, использующие другие системы охлаждения, известные как системы рециркуляции или системы с замкнутым контуром , потребляют лишь часть объема, потребляемого прямоточными системами, но потребляют большую часть или весь объем. Потребление воды электростанциями становится серьезной проблемой в регионах с ограниченными водными ресурсами, где высока конкуренция среди пользователей.

Гидроэлектростанции забирают большое количество воды для прохождения через свои турбины, в то время как озера, от которых они зависят, также могут быстро потреблять воду за счет испарения; однако запруженные озера используются для различных целей, таких как сельскохозяйственное орошение, борьба с наводнениями и отдых.

Воздействие на качество воды

Производство электроэнергии может иметь значительные последствия для качества воды. Например: 

  • Вода, используемая для охлаждения пара, вырабатывающего электроэнергию, выходит из электростанции при значительно более высоких температурах — на электростанциях на 18º F выше летом.[4] Это «тепловое загрязнение» может нанести вред местным водным экосистемам, особенно в летние месяцы, когда виды находятся на пороге термоустойчивости или близки к нему.
  • Минералы, обнаруженные во время добычи топлива и бурения, могут загрязнять грунтовые воды, что, в свою очередь, влияет на питьевую воду и местные экосистемы. Это загрязнение, известное как «кислотный дренаж», может изменить pH близлежащих ручьев до уровня уксуса.
  • При добыче и сжигании угля образуются отходы с опасными токсинами, такими как ртуть, свинец и мышьяк. Неправильное хранение или утилизация этих отходов может привести к загрязнению источников водоснабжения. Сжигание угля также может вызывать кислотные дожди, повышая кислотность озер и ручьев и нанося вред водным экосистемам.

Сочетание этих и других факторов делает воду серьезной проблемой при выборе места для производства электроэнергии. Технологии экологически чистой энергии, такие как ветровая и солнечная энергия, как правило, оказывают гораздо меньшее воздействие на воду, если таковое вообще имеется.

Ссылки:

[1] Министерство энергетики США (DOE). 2006 г. Энергетические потребности в водных ресурсах: доклад Конгрессу о взаимозависимости энергии и воды. Вашингтон.

[2] Дж. Макник, Р. Ньюмарк, Г. Хит и К.