Как работает ветряная мельница?
Никто не знает, когда и кем были изобретены ветряные мельницы. Лодки могли передвигаться под прямым углом к ветру, слегка наклонив паруса. Подобным образом действуют и крылья ветряной мельницы, двигаясь по кругу, когда попадают под прямой угол к ветру. Ветряная мельница напоминает огромный пропеллер. Источником энергии в данном случае выступает ветер, а не механизм. Впервые ветряная мельница была использована в Голландии около 800 лет назад для осушения полей от воды. Некоторое время ветряные мельницы выполняли эту функцию в странах, соседних с Голландией. Но, как мы знаем, главное назначение мельницы — перемалывать зерно. В большинстве стран мельницы строились около рек и других водяных потоков, там же сооружались водяные плотины, и вода могла приводить мельницу в движение. Но в равнинных странах реки текут настолько плавно и медленно, что не могут быть использованы для этой цели. Поэтому строились ветряные мельницы для обмолота зерна.
В Германии на ветряных мельницах поворачивались башни, когда менялся ветер, а в Голландии в направлении ветра на мельницах поворачивали только крыши. Это делалось с помощью маленькой мельницы, которая располагалась на другой стороне крыши, перпендикулярно к большой. Когда маленькая мельница начинала работать, она приводила в движение механизм. Этот механизм крутил колесики, на которых устроена крыша. И вскоре большая мельница поворачивалась к ветру. Крылья мельницы обычно изготавливают из дерева, натягивая на них холст или парусину. К крыльям крепятся веревки, чтобы можно было остановить мельницу, если ветер слишком сильный. Крылья иногда достигают 12 метров в длину.
Усовершенствованные ветряные мельницы все еще применяются в США. Они сделаны главным образом из гальванизированных стальных листов. На них установлен руль, поворачивающий мельницу так, чтобы поймать ветер, дующий в любом направлении. Мельницы особенно распространены в Калифорнии и некоторых засушливых районах Запада. Они являются дешевым источником энергии для накачивания воды из колодцев, для орошения полей и для кормления скота на пастбище.
Кто изобрел холодильник?
Замораживание — это процесс создания холода и сохранение вещей в холоде. Это достигается путем полного извлечения тепла из предметов, поэтому замораживание — это процесс удаления тепла. В древние времена, конечно, пользовались снегом и льдом для этой цели. Это был естественный путь. Так охлаждались вина. Но даже и в древние времена был известен другой способ создания холода. Это был процесс растворения определенных солей в воде. Такие материалы, как соли селитры и нитрат аммония, охлаждают воду, в которой растворяются. Таким образом, понижается температура воды. Соль понижает точку замерзания воды. Когда соль насыпают на лед, он превращается в воду. Чтобы это изменение произошло, нужны затраты энергии, а значит, и тепла.
Таким образом, первичными методами охлаждения были естественные, такие, как лед и вода и растворенные в воде соли. Но существует еще один способ замораживания, он называется испарением, превращением жидкости в пар. Когда небольшое количество воды или спирта попадает на руку, ощущается похолодание: жидкость испаряется, забирая при этом часть тепла. Этот принцип испарения применяется в современных холодильниках.
В 1823 году Майкл Фарадей открыл, как пары аммиака превращаются в жидкость путем увеличения давления и сжатия его, а затем извлечения тепла. Когда давление увеличивается и жидкость снова испаряется, это требует затрат тепла, и вырабатывается холод. Как это открытие сделало возможным изобретение холодильника? Все очень просто. Появился путь, когда сначала пар превращается в жидкость — отдавая тепло. Затем мы можем снова превратить ее в пар — забирая тепло. Контролируя этот процесс, делая его непрерывным, мы и получаем современные холодильники. Первые холодильные камеры, созданные на этом принципе, были построены швейцарским изобретателем Карлом Линдом в 1874 году для охлаждения пива. В 1877 году Линд использовал аммиак в качестве жидкости в своем изобретении, отсюда пошла история холодильника.
Кто изобрел микроскоп?
Слово «микроскоп» имеет греческое происхождение: первая часть обозначает «маленький», вторая — «наблюдатель». Отсюда «микроскоп» — наблюдатель за чем-то очень маленьким. Это инструмент, используемый для рассмотрения крохотных предметов, не видимых невооруженным глазом. Вообще объект кажется больше, если его ближе поднести к глазу. Но если его приблизить ближе, чем на 25 см, он становится неразличим. Говорят, что он находится вне фокуса. Если поместить простую выпуклую линзу между глазом и объектом наблюдения, он окажется поднесенным ближе, чем 25 см, но все-таки будет в фокусе. Это может сравнить с использованием увеличительного стекла. И простое увеличительное стекло — это простейший микроскоп, который использовался с древних времен. Поэтому когда мы говорим об изобретении микроскопа, то имеем в виду сложную конструкцию микроскопа. И когда сейчас мы говорим о микроскопе, то речь идет именно о таком.
Что такое сложный микроскоп? Увеличение в нем происходит на двух уровнях, в два этапа. Линзы, называемые «объективом», дают первично увеличенное изображение. Есть еще другие линзы, называемые «окуляром», которые и его делают больше в размерах. В сложившейся практике в объективе и окуляре несколько линз, но принцип остается этот же: увеличение изображения в два этапа. Сложный микроскоп был изобретен между 1590 и 1610 годами. Хотя никто точно не знает имя изобретателя, это открытие приписывают Галилею. Иногда отцом микроскопа считают датского ученого Левенгука. Но это связано с тем, что ему принадлежит много открытий, сделанных с помощью микроскопа. Левенгук показал, что долгоносики, блохи и другие мельчайшие организмы вылупляются из яйца, а не возникают неизвестно откуда. Он был первым, кто увидел такие микроскопические формы, как протозоа (простейшие) и бактерии. В настоящее время микроскоп очень важен в науке и промышленности.
Как солнечные часы показывают время?
Солнце являлось первыми часами для человека. Давным-давно человек определял, сколько времени, взглянув на солнце, как оно движется по небу. Было легко отличить восход солнца от заката, но значительно трудней узнать время, когда солнце поднималось над горизонтом. Именно в эти дневные часы было трудно назвать время, ориентируясь по солнцу. Человек заметил, что длина тени изменяется в течение всего дня. Стало ясно, что точней можно определить время, если глядеть на тень, а не на солнце. От этого открытия оставался всего один шаг до изобретения солнечных часов, которые на самом деле являются теневыми часами. Вместо попыток взглянуть на солнце и связать с этим время дня, лучше взглянуть на тень, которая отражает положение солнца на небе. Первыми солнечными часами был просто столб, воткнутый в землю.
Камни, размещенные вокруг столба, показывали положение тени, как она двигается в течение дня. Так человек мог измерить текущее время. Позже стали пользоваться огромными каменными колоннами. «Игла Клеопатры», находящаяся сейчас на набережной Темзы в Лондоне, является частью таких солнечных часов. Но и меньшие по размерам солнечные часы также использовались. Одни маленькие египетские часы, которым 3500 лет, имеют форму буквы L. Они плоско лежат на длинной стороне этой буквы, а отметки показывают 6 периодов времени. Около 300 года до н. э. древневавилонский астроном изобрел новый вид солнечных часов, имеющих форму чаши, шара. Тень, брошенная стрелкой — указателем, двигалась и отмечала за день 12 часов. Этот вид солнечных часов был очень точным, им пользовались на протяжении веков.
В настоящее время в садах можно увидеть солнечные часы, но они построены больше для развлечения, чем для реального использования. Тем не менее на стенах и оконных ставнях можно иногда увидеть грубые солнечные часы. Они устроены так, что костыль или край оконной обшивки бросают тень. В точных солнечных часах указатель должен быть размещен под углом, равным широте места, где часы используются. Просто вертикальная палка показывает правильное время только на определенной широте, в определенное время года. Если циферблат плоский, часовые отметки должны быть расположены на нем неравномерно.
Как появились первые лампы?
До тех пор пока человек не открыл огонь, единственным источником тепла и света для него было солнце. Он не мог контролировать его, поэтому был совершенно беспомощен в холоде и темноте. Вероятно, более чем 100 000 лет назад он открыл огонь. Тогда он заметил, что некоторые материалы горят лучше других. Возможно, он заметил, что жир, попавший в костер от жарящегося мяса, горит ярко. Шло время, человек начал собирать материалы, которые при горении дают больше света. Лучины определенных пород деревьев вставлялись в стены и горели медленно. Сосновые сучья были использованы в качестве факелов.
