Энциклопедия «Техника» (с иллюстрациями) - Александр Горкин

ГАЗОТРÓН, двухэлектродный газоразрядный прибор с несамостоятельным дуговым или тлеющим разрядом, наполненный инертным газом, парами ртути или водородом. Используется гл. обр. в качестве вентиля в высоковольтных выпрямителях.

ГАЗОТУРБИ́ННАЯ ЭЛЕКТРОСТÁНЦИЯ, тепловая электростанция, в которой для привода электрического генератора применяется газовая турбина. Используются в качестве основного источника электроэнергии на местах новых разработок месторождений полезных ископаемых, особенно нефтяных месторождений, где газотурбинные электростанции могут работать на природном газе. Особенно эффективна работа газотурбинных электростанций для покрытия пиковых нагрузок (напр., вечерних, когда одновременно включаются освещение и бытовые электроприборы), что обеспечивается малым временем запуска газовых турбин.

ГАЗОТУРБОВÓЗ, локомотив, на котором в качестве первичного двигателя используется газотурбинная установка. В силовую схему установки обычно входит газовая турбина с компрессором и камерой сгорания, электрический генератор (постоянного или переменного тока), тяговые электродвигатели (обычно по одному на каждую движущую ось локомотива). Такая силовая схема обеспечивает хорошее трогание локомотива с места и необходимые тяговые усилия при движении. Возможны и другие схемы, в т. ч. с дополнительными турбинами, механической и гидромеханической передачами. Впервые газотурбинная установка для создания тяги на локомотиве применена в США в 1948 г.; к 1970 г. в эксплуатации находилось ок. 50 газотурбовозов (для сравнения – в Великобритании, Швеции, Швейцарии и Чехословакии эксплуатировались лишь отдельные экземпляры). В России первые опытные газотурбовозы созданы в кон. 1950-х гг. С 1965 г. в эксплуатации находятся один грузовой и два пассажирских локомотива с газотурбинными двигателями. Расширение выпуска газотурбовозов сдерживается во всех странах гл. обр. из-за сравнительно низкого кпд (примерно в 2 раза меньше, чем у тепловоза).

ГАЗОХРАНИ́ЛИЩЕ, природная или создаваемая искусственно ёмкость, предназначенная для хранения больших объёмов газа и регулирования его подачи к местам потребления. Сооружается вблизи трасс магистральных трубопроводов и объектов газоснабжения. Различают наземные хранилища – газгольдеры (для хранения избыточного газа в период его минимального потребления, напр. в ночное время суток); подземные хранилища, в которых возможно накопление до сотен млн. мі газа и более, позволяющие регулировать сезонное поступление газа к потребителям. Для покрытия пиковых нагрузок сооружают изотермические хранилища сжиженного газа. Природные газохранилища создаются гл. обр. в истощённых газовых и нефтяных месторождениях, водоносных пластах или залежах негорючих газов. В систему инженерных сооружений таких газохранилищ входят скважины для закачки и отбора газа, компрессорные станции, сеть газопроводов, установки охлаждения, очистки, осушки газа (сепараторы, фильтры, адсорберы и т. п.). Первое в мире подземное газохранилище построено в 1915 г. в Канаде. Первое в России хранилище газа в промышленных масштабах сооружено в Гатчине в 1963 г.

ГÁЗЫ ПРИРÓДНЫЕ, совокупность газовых компонентов, встречающихся в различных состояниях: свободном (гл. обр. в атмосфере Земли, в пористых и трещиноватых горных породах), растворённом (в нефти, подземных водах) и твёрдом (в кристаллогидратах). По условиям распределения газов в природе различают: газы атмосферы – азот, кислород с примесями углекислого газа, водорода, озона, инертных газов и др.; газы осадочных пород (в нефти, каменном угле, смешанные, содержащие метан, водород, азот и др.); газы океанов и морей (биохимического и химического происхождения и др.); а также вулканические, космические, радиоактивные и др. По химическому составу выделяют три основные группы газов: углеводородные, углекислые, сероводородные. Особое свойство газов – большая способность к миграции, перемещению в свободном состоянии или растворёнными в воде, что обусловливает их лёгкое смешивание и широкое распространение в природе. Природные газы являются ценным сырьём для чёрной и цветной металлургии, химической промышленности (получение аммиака, спиртов, метана, пропана, ацетилена, этилена и т. п., для синтеза органических соединений в производстве каучука, пластмасс, резины, искусственного волокна и др.). Горючие газы, содержащие до 90 % углеводородов и обладающие высокой теплотой сгорания (до 32 МДж/мі), используются как высокоэффективные энергоносители для получения тепла.

ГАЛОГÉННАЯ ЛÁМПА НАКÁЛИВАНИЯ, лампа накаливания, наполненная газовой смесью, в состав которой, кроме инертного газа (напр., ксенона), входят галогены (обычно йод или бром). При одинаковых с обычной лампой накаливания мощности и сроке службы имеет меньшие размеры, большую световую отдачу, лучшую стабильность светового потока и длительный срок службы. Широко применяется для общего и специального освещения (в прожекторах, автомобильных и самолётных фарах, кинопроекторах, копировальных аппаратах и др.).

ГАЛЬВАНИ́ЧЕСКИЙ ЭЛЕМÉНТ, химический источник тока; устройство, вырабатывающее электрическую энергию в результате прямого преобразования химической энергии окислительно-восстановительных реакций. Первые гальванические элементы созданы в 19 в. (вольтов столб, 1800 г.; элемент Даниела – Якоби, 1836 г.; элемент Лекланше, 1865 г., и др.). До 60-х гг. 19 в. гальванические элементы были единственными источниками электрического тока для питания электрических приборов и для лабораторных исследований.

Основу гальванического элемента составляют два электрода (один – содержащий окислитель, другой – восстановитель), помещаемые в электролит. Между электродами в электролите устанавливается разность потенциалов – электродвижущая сила (ЭДС), соответствующая свободной энергии окислительно-восстановительной реакции. При замыкании внешней цепи между электродами восстановитель (напр., цинк) на отрицательном электроде окисляется, образующиеся свободные электроны переходят по внешней цепи (создавая разрядный ток) к положительному электроду (напр., меди, оксиду металла), где участвуют в реакции восстановления окислителя.

Различают гальванические элементы: одноразового использования (первичные элементы, или элементы), в которых вещества, образовавшиеся в процессе разряда, не могут быть превращены в исходные активные вещества; многоразового действия (аккумуляторы электрические), в которых такое превращение возможно; с непрерывной подачей реагентов к электродам (топливные элементы). Электродвижущая сила гальванических элементов от 1 до 1.6 В. Применяются в качестве источников электропитания незначительной мощности.

Зеркальный гальванометр

1 – осветитель; 2 – шкала; 3 – корпус гальванометра; 4 – зеркальце

ГАЛЬВАНОПЛÁСТИКА, см. в ст. Гальванотехника.

ГАЛЬВАНОСТÉГИЯ, см. в ст. Гальванотехника.

ГАЛЬВАНОТÉХНИКА, область прикладной электрохимии, охватывающая процессы электролитического осаждения металлов на поверхность металлических и неметаллических изделий. Гальванотехника включает гальваностегию (получение на поверхности изделий прочно связанных с ней тонких металлических покрытий) и гальванопластику (получение легко отделяемых, относительно толстых, точных копий с различных предметов, т. н. матриц). Открытие и техническая разработка гальванотехники принадлежат Б. С. Якоби, о чём он доложил 5 октября 1838 г. на заседании Петербургской академии наук.

Принцип гальванического процесса можно показать на конкретном примере (см. рис. на с. 89). Для серебрения латунной ложки её помещают в ванну с раствором соли серебра и подключают к отрицательному полюсу источника постоянного тока. В эту же ванну опускают серебряную пластину приблизительно такой же, как у ложки, площади и присоединяют её к положительному полюсу источника тока. При протекании тока через электролит положительные ионы серебра движутся к отрицательному полюсу, т. е. к латунной ложке, получают на её поверхности недостающие электроны и осаждаются уже в виде нейтральных атомов. Одновременно на катоде (серебряной пластине) новые атомы серебра превращаются в ионы и переходят в раствор.

Схема процесса гальванического серебрения

В гальванотехнических процессах особо важную роль играет анод, основное назначение которого – восполнять в электролите ионы, разряжающиеся на покрываемых изделиях. Анод не должен содержать примесей, отрицательно влияющих на внешний вид и структуру покрытий. Все процессы как гальванопластики, так и гальваностегии протекают в гальванических ваннах. Материалом ванны в зависимости от её размеров и степени агрессивности электролита могут служить: керамика, эмалированный чугун, футерованная свинцом сталь, органическое стекло и др. Ёмкость ванн колеблется от долей мі (для золочения) до 10 мі и более. Гальванической ванной называют также состав находящегося в ней электролита.