Вас наверняка давно мучает вопрос: если пуля вылетает из оружия с огромной скоростью, то почему бы не использовать этот механизм в автомобилестроении, чтобы автомобили были быстры как пули? Ответ на это даст наука…

Исходя из первого закона термодинамики, энергия не может быть создана или уничтожена. Автомобиль должен преобразовать откуда-то взявшуюся энергию в кинетическую, которая заставляет его двигаться. На сегодняшний день большинство машин получают энергию из нефтепродуктов, в то время как остальная небольшая (но с каждым днем увеличивающаяся) группа – из чистого электричества. Поговорим о бензиновых автомобилях.

Итак, смесь бензина и воздуха подается в цилиндр, где она сжимается поршнем. В этот момент свеча зажигания выдает искру, и сжатая смесь воспламеняется, что заставляет поршень опускаться и приводит к вращению коленвала. Ну а дальше энергия через маховик и трансмиссию передается к колесам. Все просто!

Бензин применяется в автомобилях не только потому, что он экономически выгоден (хотя и отравляет планету), но и потому, что он обладает высокой «удельной энергией».

Если говорить простым языком, то удельная энергия – это «энергетический напор», получаемый от определенного количества определенной субстанции. Например, свинцово-кислотный аккумулятор, который наверняка присутствует в вашем автомобиле, имеет очень низкую удельную энергию – всего 0,17 мегаджоуля на килограмм батареи. Это значит, что для получения энергии, достаточной для движения автомобиля, нам потребуется очень много тяжелых свинцово-кислотных аккумуляторов. Такая машина будет очень медленной, если вообще сдвинется с места.

Чтобы нормально двигаться, нужно обеспечить автомобиль веществом с более эффективным соотношением мощности к весу. Уран из реактора с удельной энергией 80 620 000 мегаджоулей на килограмм несомненно придаст вам бешеную скорость, но видите ли, без надлежащих защитных экранов в пункт назначения может приехать труп. Поэтому лучше пойти на компромисс и выбрать более скромное вещество, чем обтягивать автомобиль многотонным бетонным саркофагом.

Все это возвращает нас к первому вопросу: если порох может заставить пулю двигаться с большой скоростью, то почему он не может сделать то же самое с машиной?

А потому, что понадобится много пороха. Порох в лучшем случае имеет удельную энергию 11,3 мегаджоуля на килограмм.

Бензин на его фоне имеет колоссальные 46,4 мегаджоуля на килограмм. Это больше, чем у этанола (30 МДж/кг), угля (33 МДж/кг) и даже реактивного топлива (43 МДж/кг). Бензин может дать «серьезную взбучку в компактной упаковке».

У пороха шокирующе низкая удельная энергия. Очевидно, что пули летают так быстро, потому что не весят полторы тонны, как автомобиль. И чтобы проверить это на практике, вернемся в Великобританию в 1991 год.

Парни из The Secret Life of Machines аккуратно разместили порох в стволе миномета и попытались выстрелить банкой с пивом. К сожалению, итог получился вялым. А вот когда в эксперименте появился бензин, банка по-настоящему ускорилась. Точно так же обстоят дела и с вашей машиной.