Тепло з нізвідки. Креслення, опис

ДИТЯЧА НАУКОВА ЛАБОРАТОРІЯ
Безкоштовна бібліотека / Довідник / Дитяча наукова лабораторія

Тепло з нізвідки. Дитяча наукова лабораторія

Дитяча наукова лабораторія

...Цей експеримент американця на прізвище Гріггс, поставлений майже 10 років тому, став уже хрестоматійним. Фізик пропустив потік води через диск, що обертається, з отворами. Пройшовши крізь них вода нагрівалася. Здавалося б, відбувається звичайнісіньке перетворення механічної енергії двигуна насоса в тепло. Але виявилося, що тепла виділялося у 1,6 рази більше, ніж надходило електроенергії до двигуна. Звідки виник надлишок енергії? Гіпотез багато. Ось, наприклад, одна.

У момент переривання потоку у воді утворюються численні бульбашки. Проіснувавши тисячні частки секунди, вони починають стискатися і хлопаються, зникають. Це явище зветься кавітація.

Процес цей непростий. Якщо діаметр бульбашки зменшиться, наприклад, удвічі, то об'єм – у вісім разів. Так само швидко зростає швидкість руху його стінок назустріч один одному. Теоретично швидкість стиснення абсолютно порожньої бульбашки може досягти швидкості світла. Щоправда, зазвичай у ньому є повітря і пари води, які можуть обмежити швидкість стиснення сотнями метрів на секунду. Енергія в цьому випадку витрачається на стиск всього газу, що знаходиться в бульбашці. Але може статися інакше.

Як показав фізик Л.В. Ларіонов, варто стінкам бульбашки розвинути надзвукову швидкість, і на них, немов на носі снаряда, виникне найтонша ударна хвиля, що рухається ще швидше. Тоді швидкість схлопування може виявитися значно більшою.

Початок кавітації вдалося зняти на кіноплівку та детально вивчити. Але при діаметрі 0,001 мм і менше кавітаційний пляшечку спостереженню вже не піддається, дізнатися, що в ньому відбувається, можна лише за непрямими даними.

Відомо, наприклад, що кавітація здатна руйнувати будь-які матеріали. Це говорить про те, що в кінці схлопування бульбашок повинні виходити дуже високий тиск. Вчені оцінюють його розмірами від 12 тисяч до 450 тисяч атмосфер. А за таких тисків можуть руйнуватися електронні оболонки атомів і навіть ядра.

Здавалося б, ці процеси призводять до появи додаткової теплової енергії. Але... Практично будь-які ядерні реакції дають знати про себе сильним гамма-випромінюванням. Але його не спостерігається... То звідки все ж таки "зайва" енергія?

Ще з найдавніших часів вчені вважають, що в проміжках між атомами не абсолютна порожнеча, а якесь середовище, що зазвичай не спостерігається - апейрон, або світовий ефір. Тепер її називають "фізичним вакуумом". Тих, хто хоче познайомитися з питанням докладніше, відсилаємо до книги І.Л. в'язкості і тому при нормальних швидкостях не спостерігаємо. Але при великих швидкостях, та ще й у замкнутому обсязі бульбашки, що стискається з усіх боків, його енергія може виділятися у вигляді світлових квантів. Якщо лише один атом із п'ятисот виділить такий квант, то цього буде достатньо для появи надмірного тепла, що спостерігається в експерименті.

Рідина, в якій відбувається кавітація, світиться, отже, ці кванти справді існують. Це світіння називається сонолюмінесценцією. Відкрите 1933 року, воно в рамках класичної науки пояснення не знайшло.

Але перейдемо від теорії до практики. Відомо багато способів одержання кавітації. Наприклад, у медичних інгаляторах – приладах для отримання тонко розпорошених рідких ліків вона створюється за допомогою ультразвуку. Але ККД застосовуваного тут електронного ультразвукового генератора настільки малий, що виграш енергії, що отримується, практично не помітний.

Щоб отримати додаткове тепло, найчастіше використовують механічну енергію. Одну з найпотужніших установок цієї мети створив омский винахідник В.Ф.Кладов. Він запропонував відцентровий насос, який при роботі створює переривчастий потік рідини, і при роботі з водою отримав дворазовий виграш в енергії. Зазнав Кладов та інші рідини. Фтористий кремній, наприклад, дав десятиразовий виграш. Інші вчені, навпаки, при ретельних вимірах її не знайшли.

Ми пропонуємо вам повторити встановлення Л.Ларіонова. Вона складається із звичайного насосного агрегату, що застосовується для подачі води на верхні поверхи будинків. Вил узятий стандартний агрегат із мотором потужністю 4 кВт. До нього приєднаний замкнутий контур із водопровідної труби, в яку вставлено кавітаційне сопло та додано деякі інші елементи.

При роботі на звичайній воді кожна кіловат-година електроенергії, взята насосом від мережі, давала 1,5 кВт/год тепла. Такий ефект можна отримати від домашнього кондиціонера, який працює у режимі теплового насоса. Але він коштує не менше $4000. Водяний насос майже в сто разів дешевше.

Головна частина установки – сопло. Як бачите малюнку, воно спочатку звужується, та був плавно розширюється.

Тепло з нізвідки
Пристрій теплогенератора: 1 – насосний агрегат; 2 та 4 - манометри; 3 – сопло; 5 – регулятор статичного тиску; 6 – дросельний вентиль; 7 - профіль сопла (з роботи німецьких вчених)

Проходячи через звужувальну частину, потік, згідно із законом Бернуллі, збільшує свою швидкість, а тиск у ньому знижується настільки, що стає рівним тиску насичених парів води. При цьому вода закипає, в ній утворюється безліч наповнених парою бульбашок. Далі потік надходить у частину сопла, що розширюється. Тут швидкість його зменшується, а тиск відновлюється, і бульбашки починають хлопатися. Процес цей завершується вже після виходу із сопла та супроводжується сонолюмінесценцією. В експерименті її легко спостерігати через спеціальне віконце у трубі. Видно щось схоже на смолоскип зварювального пальника.

Додавання у воду кухонної солі це світіння посилює. При цьому значно зростає і тепловиділення. Як свідчать зарубіжні дослідження, найбільше посилення досягається, як у літрі води розчинено близько 120 р солі.

Ефективність установки залежить від форми сопла. Коли кут розширюється занадто великий, може відбутися різке зростання опору, і ефективність знизиться.

Рекомендуємо цікаві статті розділу Дитяча наукова лабораторія:

▪ Як почути Сонце

▪ З компасом через магнітні поля

▪ Робимо холод

Дивіться інші статті розділу Дитяча наукова лабораторія.

Читайте та пишіть корисні коментарі до цієї статті.

<< Назад

Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:

Шум транспорту затримує зростання пташенят 06.05.2024

Звуки, що оточують нас у сучасних містах, стають дедалі пронизливішими. Однак мало хто замислюється про те, як цей шум впливає на тваринний світ, особливо на таких ніжних створінь, як пташенята, які ще не вилупилися з яєць. Недавні дослідження проливають світло на цю проблему, вказуючи на серйозні наслідки для їхнього розвитку та виживання. Вчені виявили, що вплив транспортного шуму на пташенят зебрового діамантника може призвести до серйозних порушень у розвитку. Експерименти показали, що шумова забрудненість може суттєво затримувати їх вилуплення, а ті пташенята, які все ж таки з'являються на світ, стикаються з низкою здоровотворних проблем. Дослідники також виявили, що негативні наслідки шумового забруднення сягають і дорослого віку птахів. Зменшення шансів на розмноження та зниження плодючості говорять про довгострокові наслідки, які транспортний шум чинить на тваринний світ. Результати дослідження наголошують на необхідності ...>>

Бездротова колонка Samsung Music Frame HW-LS60D 06.05.2024

У світі сучасної технології звуку виробники прагнуть не тільки бездоганної якості звучання, але й поєднання функціональності з естетикою. Одним із останніх інноваційних кроків у цьому напрямку є нова бездротова акустична система Samsung Music Frame HW-LS60D, представлена на заході 2024 World of Samsung. Samsung HW-LS60D – це не просто акустична система, це мистецтво звуку у стилі рамки. Поєднання 6-динамічної системи з підтримкою Dolby Atmos та стильного дизайну у формі фоторамки робить цей продукт ідеальним доповненням до будь-якого інтер'єру. Нова колонка Samsung Music Frame оснащена сучасними технологіями, включаючи функцію адаптивного звуку, яка забезпечує чіткий діалог на будь-якому рівні гучності, а також автоматичну оптимізацію приміщення для насиченого звукового відтворення. За допомогою з'єднань Spotify, Tidal Hi-Fi і Bluetooth 5.2, а також інтеграцією з розумними помічниками, ця колонка готова задовольнити ...>>

Новий спосіб управління та маніпулювання оптичними сигналами 05.05.2024

Сучасний світ науки та технологій стрімко розвивається, і з кожним днем з'являються нові методи та технології, які відкривають перед нами нові перспективи у різних галузях. Однією з таких інновацій є розробка німецькими вченими нового способу керування оптичними сигналами, що може призвести до значного прогресу фотоніки. Нещодавні дослідження дозволили німецьким ученим створити регульовану хвильову пластину всередині хвилеводу із плавленого кремнезему. Цей метод, заснований на використанні рідкокристалічного шару, дозволяє ефективно змінювати поляризацію світла через хвилевід. Цей технологічний прорив відкриває нові перспективи розробки компактних і ефективних фотонних пристроїв, здатних обробляти великі обсяги даних. Електрооптичний контроль поляризації, що надається новим методом, може стати основою створення нового класу інтегрованих фотонних пристроїв. Це відкриває широкі можливості для застосування. ...>>

Випадкова новина з Архіву

Шукайте телепередачу 04.03.2007

З того часу, як масовим стало телебачення та застосування радіолокації, наша планета яскраво світить у діапазонах метрових та дециметрових радіохвиль. Можна припустити, що подібною технікою користуються інші цивілізації Всесвіту.

У Голландії споруджується великий багатоантенний радіотелескоп, налаштований на хвилі діапазонів, у яких працюють телебачення і радіолокатори. Він зможе шукати подібні сигнали інших цивілізацій у радіусі близько тисячі світлових років. Якщо, звісно, вдасться відбудуватися від земних джерел.

Інші цікаві новини:

▪ MOSFET-транзистори CoolMOS P7 600 В

▪ Ефективні молекулярні діоди

▪ BGA5L1BN6 - малошумливий підсилювач для діапазону 868 МГц

▪ Робот виступив перед британською Палатою лордів

▪ Ємність літій-іонної батареї подвоєна

Стрічка новин науки та техніки, новинок електроніки

Цікаві матеріали Безкоштовної технічної бібліотеки:

▪ розділ сайту Підсилювачі потужності. Добірка статей

▪ стаття Світлина. Історія винаходу та виробництва

▪ стаття Хто вірить, що можна померти вночі від увімкненого вентилятора? Детальна відповідь

▪ стаття Аквапед-поплавець. Особистий транспорт