Пони: физиология, демография, культура
Глава шестая «Тяжёлая промышленность»
Зная объёмы производства металлов можно определить их сравнительную стоимость. Далее несложно будет узнать меновую стоимость конечной продукции.
Прежде всего нужно рассчитать, какие запасы металлов доступны на территории Эквестрии.
=== Геология Эквестрии: ===
Как обычно, ориентир — мир людей.
Разведанные месторождения. В сети нашлись две таблицы:
http://expert.ru/ratings/table_38719/
http://ecodata.files.wordpress.com/2012/01/metalls.pdf (прямая ссылка, формат PDF)
Компиляция (мировые запасы металлов):
Железо — 80 000 000 000 тонн (чистого металла).
Алюминий — 23 000 000 000 тонн.
Медь — 470 000 000 тонн.
Цинк — 220 000 000 тонн.
Свинец — 67 000 000 тонн.
Никель — 62 000 000 тонн.
Кобальт — 7 500 000 тонн.
Олово — 6 000 000 тонн.
Серебро — 570 000 тонн.
Ртуть — 147 000 тонн.
Золото — 100 000 тонн.
Вероятно, к 21 веку люди уже открыли большую часть месторождений на суше. А поскольку мир пони — земноподобная планета, у них запасы не меньше, но и не больше наших.
Площадь Земли: 510 072 000 км²
Площадь суши в мире людей: 148 939 063 км² (29,2 %)
Площадь планеты пони равна земной.
Площадь суши: 107 115 120 км² (21% от площади планеты)
Площадь западного континента — 36 000 000 км².
Территория Эквестрии занимает ничтожную часть континента, но за последний век геолого-разведывающие группы пегасов исследовали всё. На западном континенте эквестрийцы самый цивилизованный народ, а благодаря волшебникам и богине совершенно непобедимы. Любое месторождение пони могут назвать своим и никто им не помешает.
Запасы металлов западного континента (24% от суши мира людей)
Железа — 19 200 000 000 тонн.
Алюминия — 5 520 000 000 тонн.
Меди — 112 800 000 тонн.
Цинка — 52 800 000 тонн.
Свинца — 16 100 000 тонн.
Никеля — 14 900 000 тонн.
Кобальта — 1 800 000 тонн.
Олова — 1 440 000 тонн.
Серебра — 137 600 тонн.
Ртути — 35 300 тонн.
Золота — 24 000 тонн.
Пони не лучшие геологи, так что знают они в лучшем случае 1/10 часть месторождений. Пони плохие горняки, а к тому же не обладают эффективными источниками энергии, чтобы механизировать труд: разрабатывать они могут не больше 1/10 от известных месторождений, а извлекают всего лишь 1/10 долю лучших руд.
В итоге получается, что пони работают только с тысячной долей доступных на континенте руд.
Разрабатываемые месторождения Эквестрии:
Железа — 19 200 000 тонн.
Сталлионградский магнезит (70% железа) и Мэйнхеттенский гематит (60% железа).
Алюминия — 5 520 000 тонн.
Сталлионградские бокситы (60% оксида алюминия, 60*0.523=31.4% чистого металла).
Меди — 112 800 тонн (руды 752 000 тонн)
Кантерлотские сульфидные медно-никелевые руды (15% меди).
Цинка — 52 800 тонн.
Мэйнхеттенские свинцово-цинковые руды (10% цинка).
Свинца — 16 100 тонн.
Мэйнхеттенские свинцово-цинковые руды (5% свинца).
Никеля — 7 500 тонн.
Кантерлотские сульфидные медно-никелевые руды (1% никеля).
Кобальта — 2 500 тонн.
Кантерлотские сульфидные медно-никелевые руды (0.33% кобальта).
Олова — 1 440 тонн.
Кантерлотский касситерит (78% олова).
Серебра — 400 тонн (руды 500 000 тонн).
Сталлионградский аргентит (0.0008 серебра, 800 грамм на тонну).
Ртути — 35 тонн.
Мэйнхеттенская киноварь (1.5% ртути).
Золота — 16 тонн (руды 200 000 тонн).
Мэйнхеттенское самородное золото (0.00008 золота, 80 грамм на тонну).
История освоения металлов:
Золото, серебро и медь — встречаются в виде самородков и легко плавятся. В далёком прошлом, до ледникового периода, пони добывали эти металлы из самородков, раскаляя их в печах.
Олово, цинк и свинец — несложно найти и легко выделить из соединений. Это второй этап развития понячьей металлургии. Эпоха свинцовых поделок, бронзы и латунных сплавов.
Железо и ртуть — уже сложнее. Железо требует высокотемпературных плавилен и знания технологии производства стали, а для ртути не находилось применения до изобретения амальгамации (очистки руд цветных металлов растворением в ртути). Но изобретение — дитя необходимости: железный век начался с наступлением ледникового периода, когда богатые северные рудники оказались подо льдом.
Алюминий, никель и кобальт — последний этап. Восстановление алюминия из оксида, это до крайности сложный и энергоёмкий процесс. Извлечение никеля и кобальта из руды тоже требует развитой технологии. Эпоха магнитных сплавов началась в Эквестрии меньше века назад, как следствие развития волшебных искусств.
Редко используемые металлы:
Висмут, магний, марганец и бериллий — до сих пор не считаются полезными, пони только начинают экспериментировать с новыми сплавами.
Мышьяк, сурьма и магний — лишь в очень малом количестве применяется химиками и врачами.
Хром, литий, вольфрам и титан — пони никогда всерьёз не добывали и не использовали.
Редкоземельные металлы — известны поням только в теории, по предсказаниям периодической системы элементов.
=== Чёрная металлургия Эквестрии: ===
Эквестрия — страна на грани промышленной революции, поэтому как ориентир можно взять Англию 19 века:
Производство чугуна в Англии в 1830 году — 750 000 тонн. Населения — 24.2 миллионов человек. 31 килограмм на человека.
Производство чугуна в Англии в 1872 году — 7 200 000 тонн. Население — 31.6 миллионов человек. 228 килограмм на человека.
Англию не зря называли мастерской мира, во второй половине 19 века даже самые развитые страны уступали ей в 5-6 раз.
Современность:
Мировое производство стали в 2009 году (по данным World Steel Association) — 1220 млн тонн. Численность человечества — 6.8 млрд. 180 килограмм стали на человека. И да, до сих пор люди сначала готовят чугун, затем переплавляют в сталь.
В рудниках Сталлионграда добывают 120 000 тонн магнетита каждый год. В магнетите 70% железа, но извлечь из руды удаётся не больше 50%.
Производство стали в Сталлионграде не меньше 60 000 тонн в год. По 50 килограмм стали на пони в год.
Качество и дешевизна сталлионградских металлов оставила мэйнхеттенские предприятия не у дел. Уже четверть века как Сталлионград — монополист в чёрной металлургии.
==== Вопросы технологии: ====
Которые стоит задать себе, прежде чем продолжать.
Сколько древесного угля тратят доменные печи?
Теплота сгорания древесного угля — 31 МДж/кг
Удельная теплоёмкость железа — 460 Дж(кг*°C)
Температура плавления железа — 1538°C
Необходимая_энергия = удельная_теплоёмкость * масса * температура_плавления
460*1000*1538=707480000 Джоулей энергии на тонну железа (707.48 МДж).
В идеальных условиях 23 килограмма угля на каждую тонну железа.
Но как подсказывает опыт человечества, тепловой КПД доменных печей бесконечно далёк от идеала.
Например, крупнейшая доменная печь Европы «Северянка» 1986 года постройки: имеет объём 5580 м³, ежесуточно расходует 23 000 тонн шихты (обогащённая руда с добавкой флюсов), использует 18 000 тонн воздуха для дутья и сжигает 1 700 тонн природного газа. Производительность — 12 000 тонн чугуна.
Теплота сгорания метана — 50.1 МДж/кг
Итак, в сутки печь использует максимум 50.1*1700000=85170000 МДж энергии. При 100% КПД для 12 000 тонн чугуна требуется: 460*(12000*1000)*1538=8489760000000 Джоулей (или 8 489 760 МДж).
Вычисление КПД: 8489760/85170000=0.099 (10%)
Современная, высокотехнологичная печь, работающая на природном газе и использующая обогащённый кислородом воздух для дутья — и какие-то жалкие 10% теплового КПД? В прошлом было гораздо хуже.
Доменные печи начала-середины 20 века, уже давно оснащённые регенераторами (нагревателями воздуха, за счёт теплоты газа) и обладающие объёмом под 1000 м³ требовали 500-700 килограмм кокса на тонну чугуна.
Удельная теплота сгорания кокса — 29.3 МДж/кг.
600 килограмм на тонну = 17 580 МДж энергии. «Северянка» использует всего: 85170000/12000=7098 МДж на тонну. КПД «Северянки» выше в 2.477 раза, а реальный КПД угольной доменной печи: 0.099/2.476=0.03998 (4%)
Предположительно, тепловой КПД средневековых печей не поднимался выше 1%. То есть сжигали они 2.3 тонны древесного угля на каждую тонну стали. Также стоит учесть, что в те времена до плавления железо доводить не умели и долго выколачивали молотами примеси из размягчённого металла.
А что до маленьких пони из далёкой Эквестрии:
Тепловой КПД понячьих печей — 2%. Каждая тонна стали требует 1.15 тонны древесного угля.
Уровень развитых стран середины 19 века.
Сколько энергии требуют компрессоры доменных печей?
Компрессоры «Северянки» каждые сутки задувают в печь 18 000 тонн обогащённого кислородом воздуха и дают всего 12 000 тонн чугуна. На каждую тонну чугуна требуется 1.5 тонны воздуха. Но там используется горение метана, уголь усложняет процесс.
Горение угля в кислороде: C+O2=CO2
Молярная масса углерода — 12
Молярная масса кислорода — 16
Плотность воздуха при 20°C — 1.2047
Содержание кислорода в воздухе — 0.2095 (21%)
На каждую долю углерода требуется (16*2)/12=2.67 долей кислорода. На килограмм угля 2.67 кг чистого кислорода, или 2.67/0.2095=12.744 кг воздуха, или 12.744*1.2047=15.353 кубометра.
На 1 килограмм угля 16 кубометров воздуха.
Теплоёмкость воздуха — 1.006 кДж/(кг*К)
Теплота сгорания угля — 31 МДж/кг
Температура плавления железа — 1538°C
Разогрев 12.744 кг воздуха: 1.006*12.744*1538=19718 кДж (19.7 МДж, 64% энергии угля)
Вот причина, почему тепловой КПД доменных печей столь низок — постоянный воздухообмен охлаждает печь. Плюс к тому, недостаток кислорода замедляет химические реакции, поэтому нужны мощные компрессоры для дутья.
КПД компрессоров:
Древность:
Мехи средневековых доменных печей нагнетали в печь приблизительно 1 литр/секунду за 1 киловатт. В кубометре 1000 литров, так что на кубометр требовалось 1000 кДж кинетической энергии.
Современность:
Винтовой компрессор XK-12 потребляет мощность 30 кВт и прогоняет 12 кубометров воздуха в минуту (200 литров в секунду) под давлением в 2 атмосферы. КПД этого компрессора выше средневековых мехов в 6.67 раза.
На 12 кубометров компрессор тратит 1800 кДж энергии. На кубометр 150 кДж. КПД современных компрессоров приближается к 90%.
Понячьи винтовые компрессоры дают мощность в 1 кубометр/секунду за 300 киловатт.
Что приблизительно соответствует уровню середины 19 века.
==== Доменные печи Эквестрии: ====
Из современных можно назвать только одну, в большем числе этих дымящих махин пони попросту не нуждаются.
Сталлионградская доменная печь
Внутренний объём — 300 кубометров.
Выплавка стали в сутки — 200 тонн.
Коэффициент использования (КИПО): 300/200=1.5
Для сравнения: КИПО «Северянки» — 0.465 Понячьи печи на уровне начала 20 века.
Тепловой КПД — 2%
Затраты угля — 230 тонн в сутки.
Затраты воздуха — 43 кубометра/секунду
Мощность компрессоров — 13 000 кВт
Затраты энергии на обдув — 1 120 000 МДж/сутки
В пересчёте на энергию угля с 10% КПД (паровая машина), это 360 дополнительных тонн угля в сутки.
Впрочем, пони не используют паровые машины.
Источник воздуха для дутья — водоструйный компрессор.
Период восстановления 50-тонной порции чугуна — 6 часов. Затем волшебники захватывают партию расплава в мембранный щит и заканчивают готовку стали методом индукционной выплавки. Сразу же делают готовые товары: пластины, трубы, заготовки, композиты.
Для выплавки 30 000 тонн стали требуется 300 дней, так что печь пока не используется на полную мощность.
В мире людей доменные печи работают без перерывов, круглый год.
Затраты угля:
Всего 60 000 тонн стали в год, 1.15 тонны угля на каждую тонну стали.
Чёрная металлургия требует 70 000 тонн угля ежегодно.
=== Цветная металлургия Эквестрии: ===
Включает в себя добычу руд: меди, цинка, олова, никеля, кобальта и алюминия. Плюс к тому выплавку сплавов.
Цинк и олово выплавляют в небольшом объёме, не больше пары сотен тонн в год. Они всего лишь часть бронзовых и латунных сплавов, малая часть.
==== Производство меди: ====
Для начала стоит взять ориентир:
Ежегодная выплавка меди в Российской Империи 1760 года — 3 000 тонн. Численность населения — 18 миллионов человек. Получается: 0.16 килограмма на человека.
Современность:
Выплавка меди в мире — 14 500 000 тонн (2009 год). Численность человечества — 6,8 млрд. 2 килограмма на человека (в 12.5 раза больше, чем в середине 18 века).
Выплавка цветных металлов в Эквестрии значительно увеличилась за последнюю сотню лет. Близ Кантерлота есть хорошие месторождения медно-никелевых руд, которые всегда были во владении Селестии, и только недавно она открыла их для горнодобывающих предприятий.
Кантерлотские сульфидные медно-никелевые руды содержат 15% меди (очень хороший процент), а также 1% никеля и 0.33% кобальта.
Рудокопы добывают 24 000 тонн породы ежегодно.
Ежегодная выплавка в Эквестрии:
Меди — 3 килограмма на пони. Всего: 3 620 тонн в год.
Никеля — 0.2 килограмма на пони. Всего: 241 тонн в год.
Кобальта — 0.066 килограмма на пони. Всего: 80 тонн в год.
Пони используют метод амальгамации (растворения руд в ртути), чтобы улучшить качество очистки и не тратить на выплавку чрезмерное количество угля.
Пони, безусловно, знают, о таком методе как флотация, но в условиях их технологий амальгамация эффективнее, когда требуется получить сопутствующие металлы. Ведь столько медной руды добывают прежде всего ради никеля и кобальта.
Сколько требуется угля?
Теплота сгорания древесного угля — 31 МДж/кг
Удельная теплоёмкость меди — 385 Дж(кг*°C)
Температура плавления меди — 1 085°C
Необходимая_энергия = удельная_теплоёмкость * масса * температура_плавления
385*1000*1085=417725000 Джоулей энергии на тонну меди (418 МДж). В идеальных условиях 14 килограмм угля на тонну меди. Но КПД печей опять же не выше 2%.
Выплавка меди: 0.7 тонны угля на тонну металла. 2 600 тонн угля в год.
==== Производство алюминия: ====
Крайне сложный в восстановлении металл:
Для производства 1000 кг чернового алюминия требуется 1920 кг глинозёма, 65 кг криолита, 35 кг фторида алюминия, 600 кг анодных графитовых электродов и около 17 тысяч кВт*ч электроэнергии (~61 ГДж).
Эквестрийской промышленности нужен алюминий, но только на производство магнитного сплава. Руды добывают не больше 200 тонн, затем очищают до глинозёма и как последний этап — захватывают в мембранный щит и нагревают до состояния плазмы, а после отфильтровывают ненужные ионы кислорода методом электромагнитного перемешивания.
Оценка затрат энергии:
Удельная теплота плавления алюминия: 10.75 кДж/моль. Теплота испарения: 284.1 кДж/моль. Молярная масса: 26.98 (г/моль).
Вычисление: (10.75+284.1)/26.98=10.928 кДж/грамм.
Энергия ионизации алюминия — 10.928 кДж/грамм.
Трудовая стоимость алюминия:
На тонну алюминия требуется 10 928 МДж энергии. Каждому чародею доступна энергия как минимум в 40 МДж в сутки, чего достаточно на 3.6 килограмма алюминия, если КПД процесса близок к сотне. Часть энергии уходит на ионизацию кислорода и перемешивание плазмы, часть тратится на сторонние дела, поэтому КПД всего 50%.
В день волшебник может обработать всего 1.8 кг алюминия.
Чтобы получить 25 тонн алюминия требуется 13 889 дней работы волшебников.
Волшебникам-металлургам доступно 43 000 000 МДж энергии, или 1 075 000 рабочих дней.
Производство алюминия требует от них 13889/1075000=0.013 (меньше 1.3% затрат сил).
==== Производство Альнико: ====
Сверхпроводящий сплав непросто выплавить, а к тому же его нужно зарядить.
Компоненты Альнико:
Железо — 53%
Алюминий — 10%
Никель — 19%
Кобальт — 18%.
Производство сверхпроводящего сплава ограничено доступным кобальтом, которого добывают всего 80 тонн в год.
Всего производят 400 тонн Альнико в год.
Масса Альнико, вложенная в магнитную дорогу — 8 700 тонн. Её строили 50 лет, но большая часть работ пришлась на последнюю пару десятилетий.
Трудовая стоимость Альнико:
Как и с алюминием процесс требует ионизации металлов.
Предположительно:
1 килограмм = 1 день работы волшебника.
Волшебникам-металлургам доступно 1 075 000 рабочих дней.
Производство 400 тонн магнитного сплава потребует 400 000 дней (почти 40% трудового ресурса). Вот наглядный пример, насколько высокотехнологичное производство в понячьем мире завязано на волшебстве.
==== Благородные металлы: ====
Золото и серебро. Ценность алюминия, никеля и кобальта тоже велика, но благородные металлы отличает от технических то, что в производстве они не применимы.
Золото:
Редкий в Эквестрии металл. Разрабатывается всего одно месторождение в Северных горах близ Мэйнхеттена, и оно на исходе, осталось меньше 16 тонн.
Впрочем, в мире людей золото — тоже редкий элемент. За всю историю человечеством добыто около 174 000 тонн золота (оценка на 2012 год). Из этого запаса всего 60% было добыто после 1950 года.
В 2008 году выплавили 2330 тонн золота. Численность человечества — 6.7 миллиардов. Всего 0.348 грамма на человека. А за всю историю человечества добыто около 26 грамм на человека.
Коренная руда, содержание металла — 80 грамм на тонну. Чтобы получить пол-тонны золота нужно добыть и очистить 6250 тонн руды.
Ежегодно выплавляют 0.5 тонны золота (0.41 грамма на пони)
Серебро:
Сульфид серебра (аргентит) добывают в горах близ Сталлионграда.
Пример из мира человеков:
С середины XIII до середины XV веков ежегодная добыча серебра в Европе составляла 25-30 тонн; во 2-й половине XV века она достигала 45-50 тонн в год.
Численность населения Европы в 1450 году — приблизительно 70 миллионов человек. Добывали около 0.7 грамма на человека в год.
Современность:
В 2008 году добыто 20 900 тонн серебра. Численность человечества — 6.7 миллиардов. 3.12 грамма на человека. Мировые запасы серебра оцениваются в 570 000 тонн.
Месторождения Сталлионградских гор — 800 грамм на тонну (весьма богатое). Горняки добывают 16 000 тонн породы.
Ежегодно выплавляют 12.8 тонн серебра (10.61 грамм на пони)
Серебро — исключительно важный для экономики Эквестрии металл.
=== Шахтёры Эквестрии: ===
Пони добывают тысячи и тысячи тонн руды каждый год. И на шахтах трудятся по большей части единороги. Простейшие волшебные щиты хорошо защищают мордочку от пыли, пропуская воздух, а левитация в сочетании с клином и молотом ничуть не хуже кирки работает с породой.
Впрочем, в век технологической революции пони перешли на пневматические отбойные молотки. Энергией их, как и всю остальную машинерию шахты, обеспечивают ветряки и пегаски.
Добыча руд в Эквестрии:
Сталлионградский магнетит — 120 000 тонн
Сульфидные медно-никелевые руды — 24 000 тонн
Золотоносная руда — 6 250 тонн
Аргентит — 16 000 тонн
Бокситы — 200 тонн
Прочее — 500 тонн
Всего в год: 120000+24000+6250+16000+200+500=166950 тонн.
В Эквестрии добывают 167 000 тонн руды ежегодно.
Добыча соли:
Средняя пони нуждается в 5 граммах соли в день, 1.8 килограмм в год. В Эквестрии 1 206 000 пони, 2171 тонна соли в год. А поскольку пони продают соль другим зверям и за неимением холодильников засаливают продукты, объёмы производства должны быть значительно выше.
В Эквестрии добывают 8 000 тонн галита (неочищенной поваренной соли) в год (6.63 килограмма на пони).
Небольшое число в сравнении с потребностями человеческой цивилизации. Например, засолка рыбы требует приблизительно 60 грамм соли на килограмм, солонина ещё больше, а до изобретения рефрижераторов соль использовали для охлаждения продуктов (смесь льда и соли тает при температуре ниже нуля). В истории человечества до двадцатого века соль была довольно ценным товаром.
Но пони солят только овощи, да и то редко: для консервации они предпочитают использовать уксус и сахар. В Эквестрии цена соли невелика.
Трудовая стоимость руды:
Так сколько руды способен нарубить один единорог за день работы?
Норма добычи угля для шахтёров Советского Союза в 1935 году — 7 тонн. Тогда использовали довольно-таки примитивные пневматические отбойные молотки.
Но как работают рогатые горняки?
Смена длится 6 часов (это 2160 секунд). За десять секунд единорог выбивает 20-килограммовый кусок породы, при плотности руды в 4.5 тонн/кубометр это приблизительно 4 кубических дециметра. За рабочий день получается 4320 килограмм, но коэффициент полезного времени не стопроцентный.
Ленивые единороги добывают не больше 4 тонн руды в сутки. И работают они четвёрками: один добывает, остальные выносят руду, ставят подпорки; затем, по мере истощения волшебных сил, меняются.
1 тонна руды = 1 единорого-день
Общий трудовой ресурс: 35 000 000 единорого-дней. 175 000 дней на работу шахтёров. Вычисление: 175000/35000000=0.005
Получается, что шахтёров в Эквестрии меньше 0.5%. На деле где-то около 1%, каждый сотый из взрослых единорогов: работа-то сложная, никто не захочет трудиться по 300 дней в году.
=== Производство древесного угля: ===
Потребности металлургии:
Чёрная металлургия — 70 000 тонн угля в год
Медь, никель, кобальт — 2 600 тонн в год.
Остальные руды — около 2 400 тонн в год.
Производство угля на нужды металлургии — 75 000 тонн в год.
Для сравнения: добыча каменного угля в Англии начала 19 века — 15 миллионов тонн (в 200 раз больше), численность населения 16.3 миллионов человек (в 14 раз больше). Каменный уголь на 30% хуже древесного. Добыча угля в Великобритании была больше в 19 раз (с коррекцией по качеству угля и численности населения).
Пони стараются использовать уголь как можно экономичнее. Никто не топит им печи, в этом попросту нет смысла; никто не строит паровые машины, ведь экологи негодуют. Да и вообще, в Эквестрии кинетическая энергия наёмных пегасок обходится дешевле, чем преобразование энергии горящего угля.
Древесный уголь делают методом пиролиза (долгого горения с малым доступом кислорода). Из шести тонн сухой древесины можно изготовить тонну угля.
Эквестрийская промышленность сосредоточена в Мэйнхеттене, Кантерлоте и Сталлионграда. Все три города предпочитают использовать сосновые леса, чтобы защитники экологии не так возникали. Многие пони считают ужасным пережигать древесину на уголь, чадящие гарью фабрики пугают их.
Плотность древесины сосны (12% влажность) — 520 кг/м³
Из шести тонн древесины пони делают всего одну тонну угля.
Тонна угля = 12 кубометров древесины сосны.
Значит требуется 900 000 кубометров древесины.
Добыча древесины на нужды угольной промышленности — 900 000 кубометров в год.
В 5.7 раза меньше, чем на дрова.
Для промышленности Эквестрии в немалом количестве вырубают северо-западные сосновые леса.
Сосна широкохвойная
Возраст — 200 лет.
Высота дерева — 30 метров.
Диаметр ствола — 0.5 метра.
Объём цилиндра: V=Pi*R^2*h
Ствол сужается к верхушке, коэффициент полноты — 0.4
Объём ствола: 3.14159265*0.25^2*30*0.4=2.356 м³
Масса дерева на 30% больше массы ствола:
Объём древесины (с учётом корней и ветвей) — 3.1 м³
Плотность абсолютно сухой древесины сосны: 500 кг/м³
Масса дерева — 1.55 тонны.
Средняя фитомасса таёжных лесов — 200 тонн на гектар.
Если мерить в соснах — 129 деревьев на гектар. С каждого дерева 2.4 кубометра полезной древесины.
На нужды металлургии пони вырубают 375 000 деревьев каждый год, 2900 гектаров соснового леса.
Площадь вырубок близ Сталлионграда:
Прежде всего нужно учесть расходы дров на обогрев.
Если в среднем одна пони использует 4.2 кубометра дров в год, то сталлионградские пони сжигают все 10 кубометров. Потому что во-первых, плотность сосны меньше чем у дуба, а во вторых: зимой температура на северо-западе падает до -25°C.
В Сталлионграде живёт 20 000 пони, приблизительно столько же в окрестных деревнях. Используют они: 20000*2*10=400000 кубометров дров каждый год.
900 000 кубометров дров для доменной печи, 400 000 кубометров дров на прочие расходы, в год получается 1 300 000 кубометров дров — немалое число для столь малого городка.
Сталлионграду нужно 1 300 000 кубометров древесины в год, 542 000 деревьев, 4200 гектаров соснового леса. За 50 лет развития промышленности вырубили не меньше 210 000 гектаров лесов, или 2100 км² (круг с радиусом в 46 километров).
Круг диаметром в 92 километра, это лишь маленькая точка среди бесконечной тайги. Пока что эквестрийская металлургия не угроза лесам.
Трудовая стоимость угля:
Эквестрийские лесорубы и углежоги — скучающие пегаски Сталлионграда и Клаудсдэйла. Лес они рубят вдоль близких к городу рек, доставку обеспечивают телеги и баржи.
Так же как и с лиственными лесами, пони используют механические пилы и работу пары пегасок на каждое дерево. Срубить сосну — полчаса работы, распилить на куски и обрубить ветви — ещё два часа. В отличии от строительного леса особой аккуратности не требуется. Шесть часов работы в день — две сосны.
Объём ствола широкохвойной сосны — 2.4 кубометра
Кубометр древесины сосны = 0.42 дня работы лесоруба
Древесину доставляют на склады, высушивают, и только после пережигают на уголь. Работа это несложная, так что цена угля намного не повышается.
Тонна угля = 12 кубометров древесины сосны
Тонна угля = 5 дней работы лесоруба
=== Трудовая стоимость металлов: ===
Пригодится для вычисления нижней границы рыночной цены.
Сталь (расчёт на тонну):
Из руды извлекают всего 50% металла.
1/0.5=2 дня работы шахтёра.
Каждая выплавленная тонна требует 1.15 тонны угля.
1.15*5=5.75 дня работы углежога (можно округлить до 6 дней)
Выплавка требует внимания волшебных единорогов. Круглые сутки работает доменная печь, раз в три часа накапливаются достаточные для работы порция чугуна, которую требуется очистить от шлаков и тщательно перемешать. Но сколько энергии это требует?
Понадобится отсылка к исследования понячьих магических манипуляций:
Энергия разрыва простой углерод-углеродной связи — 352 кДж/моль. Молярная масса углерода — 12 г/моль. Энергия на грамм — 29.4 кДж.
В форме волшебного щита углерод становится крайне странной формой материи: высокопрочной, термостойкой — электроны которой образуют единую сверхпротяжённую ковалентную связь. Что есть особенность этой вымышленной понячьей вселенной.
Щит-икосаэдр.
Эталонный щит-двадцатигранник (радиус — метр) весит 5.7 килограмма, а значит создание его потребует 168 МДж энергии. Срок службы такого щита в полностью развёрнутой форме — 13 минут (энергоёмкость сверхпроводящих фуллеренов внутренней структуры — 7 638 МДж, энергопоток на поверхность — 9.548 МВт).
Объём шара:V=4/3*Pi*r^3
Внешний объём щита равен: 4/3*3.14159265*1^3=4.189 м³ Внутренний объём щита, приблизительно 4 м³
Плотность железа при 1550–1650°С равна 6700–6800 кг/м³.
Объём обрабатываемого за раз расплава: 6700*4=26800 кг (26.8 тонны). Правда это далеко не чистое железо, а чугун с 3-6% примесей, что скапливается в нижней части доменной печи.
Работа с 26.8 тоннами расплава требует одного щита-двадцатигранника, далее волшебник формирует в щите сверхпроводящее кольцо и заряжает его, создавая электромагнит, магнитное поле которого переменно. В металле появляются вихревые токи, затем круговое течение, всё более и более сильное: металл прижимает к стенкам щита, а шлаки-диэлектрики скапливаются в центре.
В мире человеков этот процесс называется электромагнитным перемешиванием расплавов.
Цикл щита (13 минут) = 168 МДж, плюс к этому энергия на зарядку сверхпроводящего магнита. Получается не меньше 200 МДж.
Обработка каждой порции расплава требует не меньше часа: 60/13=4.62 Учитывая несовершенство технологии — 5 циклов по 200 МДж, всего 1000 МДж энергии.
Рабочий день волшебника = 40-МДж цикл.
На выплавку 25 тонн стали требуется 25 рабочих дней волшебника.
Тонна стали = 1 день работы волшебника
Волшебникам-металлургам доступно 1 075 000 рабочих дней.
Выплавка стали требует 60 000 дней, или меньше 6% усилий всего сообщества.
1 тонна стали = 2 рабочих дня единорога-шахтёра, 6 дней работы пегаса-лесоруба, 1 день волшебника.
Для сравнения: тонна пшеницы = 36 земнопони-дней.
Медь (расчёт на тонну):
В руде содержится всего 15% металла.
1/0.15=6.67 дней работы шахтёра (для простоты 7 дней).
Процесс амальгамации требует небольшого объёма ртути и работы волшебника, способного защитить себя от ядовитых паров.
Обогащение руды = 1 день работы волшебника.
Каждая выплавленная тонна требует 1.15 тонны угля. Шесть дней работы лесоруба.
Как и со сталью расплав требует очистки (пони отделяют ценные никель и кобальт)
Выплавка меди = 1 день работы волшебника
1 тонна меди = 7 дней работы единорога-шахтёра, 6 дней работы пегаса-лесоруба, 2 дня волшебника.
Ценность никеля, кобальта и благородных металлов определяет прежде всего их сравнительная редкость.
=== Исследование тяжёлой промышленности: выводы ===
Добыча полезных ископаемых: 175 000 тонн руды каждый год.
Руды:
Магнетит (железо) — 120 000 тонн
Медно-никелевые — 24 000 тонн
Аргентит (серебро) — 16 000 тонн
Галит (соль) — 8 000 тонн
Золотоносная руда — 6 250 тонн
Бокситы (алюминий) — 200 тонн
Цинк, олово, киноварь — 500 тонн
1 тонна руды = 1 рабочий день единорога.
Производство металлов:всего (на одну пони)
Сталь — 60 000 тонн (50 килограмма на пони)
Медь — 3 600 тонн (3 кг)
Никель — 240 тонн (0.2 кг)
Кобальт — 80 тонн (66 грамма на пони)
Алюминий — 50 тонн (41.4 гр)
Серебро — 12.8 тонн (10.61 гр)
Золото — 0.5 тонны (0.41 гр)
Магнитный сплав:
Альнико — 400 тонн (0.332 кг на пони)
1 кг Альнико = 1 день работы волшебника-металлурга.
Топливо на нужды металлургии:
Древесный уголь — 75 000 тонн в год.
Тонна угля = 12 кубометров древесины сосны.
Древесины на уголь — 900 000 кубометров в год.
Тонна угля = 5 пегасо-дней.
Трудовая стоимость металлов:
1 тонна стали = 2 рабочих дней шахтёра, 6 дней работы пегаса, 1 день волшебника.
1 тонна меди = 7 дней работы шахтёра, 6 дней пегаса, 2 дня волшебника.