Бесплатная техническая библиотека

Тепло из ниоткуда. Детская научная лаборатория

Справочник / Детская научная лаборатория

 Комментарии к статье

...Этот эксперимент американца по фамилии Григгс, поставленный почти 10 лет назад, стал уже хрестоматийным. Физик пропустил поток воды через вращающийся диск с отверстиями. Пройдя сквозь них, вода нагревалась. Казалось бы, происходит самое обычное превращение механической энергии двигателя насоса в тепло. Но оказалось, что тепла выделялось в 1,6 раза больше, чем поступало электроэнергии к двигателю. Откуда возник избыток энергии? Гипотез много. Вот, например, одна.

В момент прерывания потока в воде образуются многочисленные пузырьки. Просуществовав тысячные доли секунды, они начинают сжиматься и схлопываются, исчезают. Это явление носит название кавитация.

Процесс этот не прост. Если диаметр пузырька уменьшится, например, вдвое, то объем - в восемь раз. Так же быстро возрастает и скорость движения его стенок навстречу друг другу. Теоретически скорость сжатия абсолютно пустого пузырька может достичь скорости света. Правда, обычно в нем присутствует воздух и пары воды, которые могут ограничить скорость сжатия сотнями метров в секунду. Энергия в этом случае расходуется на сжатие всего находящегося в пузырьке газа. Но может случиться иначе.

Как показал физик Л.В. Ларионов, стоит стенкам пузырька развить сверхзвуковую скорость, и на них, словно на носу снаряда, возникнет тончайшая ударная волна, движущаяся еще быстрее. Тогда скорость схлопывания может оказаться существенно больше.

Начало кавитации удалось снять на кинопленку и подробно изучить. Но при диаметре 0,001 мм и меньше кавитационный пузырек наблюдению уже не поддается, узнать, что в нем происходит, можно лишь по косвенным данным.

Известно, например, что кавитация способна разрушать любые материалы. Это говорит о том, что в конце схлопывания пузырьков должны получаться очень высокие давления. Ученые оценивают его величинами от 12 тысяч до 450 тысяч атмосфер. А при таких давлениях могут разрушаться электронные оболочки атомов и даже ядра.

Казалось бы, эти процессы и приводят к появлению дополнительной тепловой энергии. Но... Практически любые ядерные реакции дают знать о себе сильным гамма-излучением. Но его не наблюдается... Так откуда все же "лишняя" энергия?

Еще с древнейших времен ученые полагают, что в промежутках между атомами не абсолютная пустота, а некая обычно не наблюдаемая среда - апейрон, или мировой эфир. Теперь ее называют "физическим вакуумом". Тех, кто хочет познакомиться с вопросом пообстоятельнее, отсылаем к книге И.Л.Герловина "Основы единой теории взаимодействий в веществе", Москва, 1990 г. Из теории следует, что физический вакуум содержит 1045 виртуальных частиц на кубический метр, но почти не имеет вязкости и потому при обычных скоростях не наблюдаем. Но при больших скоростях, да еще в замкнутом объеме пузырька, сжимающегося со всех сторон, его энергия может выделяться в виде световых квантов. Если всего лишь один атом из пятисот выделит такой квант, то этого будет достаточно для появления наблюдаемого в эксперименте избыточного тепла.

Жидкость, в которой происходит кавитация, светится, значит, эти кванты действительно существуют. Это свечение называется сонолюминесценцией. Открытое в 1933 году, оно в рамках классической науки объяснения не нашло.

Но перейдем от теории к практике. Известно много способов получения кавитации. Например, в медицинских ингаляторах - приборах для получения тонко распыленных жидких лекарств она создается при помощи ультразвука. Но КПД применяемого здесь электронного ультразвукового генератора настолько мал, что получаемый выигрыш энергии практически не заметен.

Чтобы получить дополнительное тепло, чаще используют механическую энергию. Одну из самых мощных установок для этой цели создал омский изобретатель В.Ф.Кладов. Он предложил центробежный насос, который при своей работе создает прерывистый поток жидкости, и при работе с водой получил двукратный выигрыш в энергии. Испытал Кладов и другие жидкости. Фтористый кремний, например, дал десятикратный выигрыш. Другие ученые, напротив, при самых тщательных измерениях ее не нашли.

Мы предлагаем вам повторить установку Л.Ларионова. Она состоит из обычного насосного агрегата, применяемого для подачи воды на верхние этажи домов. Выл взят стандартный агрегат с мотором мощностью 4 кВт. К нему присоединен замкнутый контур из водопроводной трубы, в которую вставлено кавитационное сопло и добавлены некоторые другие элементы.

При работе на обычной воде каждый киловатт-час электроэнергии, взятый насосом от сети, давал 1,5 кВт/ч тепла. Такой эффект можно получить от домашнего кондиционера, работающего в режиме теплового насоса. Но он стоит не менее $ 4000. Водяной насос же почти в сто раз дешевле.

Главная часть установки - сопло. Как видите на рисунке, оно сначала сужается, а затем плавно расширяется.

Устройство теплогенератора: 1 - насосный агрегат; 2 и 4 - манометры; 3 - сопло;  5 - регулятор статического давления; 6 - дроссельный вентиль; 7 - профиль сопла (из работы немецких ученых)

Проходя через сужающуюся часть, поток, по закону Бернулли, увеличивает свою скорость, а давление в нем снижается настолько, что становится равно давлению насыщенных паров воды. При этом вода закипает, в ней образуется множество наполненных паром пузырьков. Далее поток поступает в расширяющуюся часть сопла. Здесь скорость его уменьшается, а давление восстанавливается, и пузырьки начинают схлопываться. Процесс этот завершается уже после выхода из сопла и сопровождается сонолюминесценцией. В эксперименте ее легко наблюдать через специальное окошко в трубе. Видно нечто похожее на факел сварочной горелки.

Добавление в воду поваренной соли это свечение усиливает. При этом значительно возрастает и тепловыделение. Как показывают зарубежные исследования, наибольшее усиление достигается, когда в литре воды растворено около 120 г соли.

Эффективность установки сильно зависит от формы сопла. Когда угол расширяющейся части слишком велик, может произойти резкий рост сопротивления, и эффективность снизится.

 Рекомендуем интересные статьи раздела Детская научная лаборатория:

▪ Сила ржавчины

▪ Сквозь каплю воды

▪ Геронов фонтан

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Омега-3 помогают молодым кораллам выживать 11.11.2025

Сохранение коралловых рифов становится все более актуальной задачей в условиях глобального изменения климата. Молодые кораллы особенно уязвимы на ранних стадиях развития, когда стрессовые условия и нехватка питательных веществ могут привести к высокой смертности. Недавнее исследование ученых из Технологического университета Сиднея показывает, что специальные пищевые добавки способны существенно повысить выживаемость личинок кораллов. В ходе работы исследователи разработали особый состав "детского питания" для коралловых личинок. В него вошли масла, богатые омега-3 жирными кислотами, а также важные стерины, необходимые для формирования клеточных мембран. Личинки, получавшие эти добавки, развивались быстрее, становились крепче и демонстрировали более высокую устойчивость к стрессовым факторам. Особое внимание ученые уделили липидам. Анализ показал, что личинки активно усваивают эти вещества, что напрямую влияет на их жизнеспособность. Стерины, содержащиеся в корме, повышают устойчи ...>>

Наушники Bowers & Wilkins Px8 S2 11.11.2025

Наушники премиум-класса становятся не только аксессуаром для прослушивания музыки, но и инструментом для профессиональной работы с аудио. Новый флагман британского бренда Bowers & Wilkins - модель Px8 S2 - демонстрирует, как эти аспекты можно объединить в одной беспроводной системе. Компания представила Px8 S2 как обновленную флагманскую модель в линейке, ориентированную на пользователей, которые ценят высокое качество звука, эффективное шумоподавление и премиальный дизайн. Производитель отмечает, что наушники сочетают передовые акустические решения с эргономикой для длительного использования. Каждое устройство оснащено 40-миллиметровыми динамиками с карбоновыми диффузорами и 24-битным цифровым процессором. По словам Bowers & Wilkins, это обеспечивает точное и детализированное воспроизведение звукового спектра, а также поддержку аудио высокого разрешения. Автоматическая оптимизация соединения с источником сигнала гарантирует стабильное и качественное звучание вне зависимо ...>>

Шимпанзе могут менять свои убеждения 10.11.2025

Понимание того, как формируются убеждения и принимаются решения, традиционно считалось уникальной способностью человека. Однако недавнее исследование показало, что шимпанзе обладают способностью пересматривать свои мнения на основе новых данных, демонстрируя уровень рациональности, который ранее считался исключительно человеческим. Психологи под руководством Ханны Шлейхауф из Утрехтского университета провели серию экспериментов, направленных на изучение метапознания у шимпанзе. Исследователи впервые наблюдали, как эти обезьяны могут взвешивать различные виды доказательств и корректировать свои решения при появлении более убедительной информации. Экспериментаторы рассматривали рациональность как способность формировать убеждение о мире на основе фактических данных. При поступлении новой информации разумное существо способно сравнивать старые и новые данные и изменять свое мнение, если новые доказательства оказываются более весомыми. Для экспериментов использовались шимпанзе из ...>>

Случайная новость из Архива Редкоземельные материалы из сточных вод 11.11.2013 Для производства многих современных приборов, например аккумуляторов гибридных автомобилей и телевизоров с плоским экраном, необходимы редкоземельные элементы (РЗЭ). Эти элементы, как понятно из названия, в большом дефиците, однако ученые сообщают о разработке нового метода, который позволит получать РЗЭ из сточных вод. Процесс, по мнению авторов проекта, выгоден и с экономической, и с экологической точек зрения. Чжан Линь (Zhang Lin) и его коллеги отмечают, что такие редкоземельные материалы как тербий (мягкий серебристый металл, который можно резать ножом) используются в производстве в качестве супермагнитов, катализаторов или сверхпроводников. Тербий незаменим при производстве автомобилей, телевизоров, портативной техники и многого другого. Предполагается, что спрос на этот металл будет только расти, но по расчетам нынешних запасов хватит примерно на 30 лет, что заставляет специалистов уже сейчас серьезно задумываться об альтернативных способах добычи РЗЭ. Ученые уже пытались выделять редкоземельные элементы из сточных вод, однако пока эти попытки были слишком дорогими и непрактичными. Основная проблема заключается в том, что эти элементы, как правило, в воде в очень низкой концентрации. Тем не менее, именно сточные воды все еще считаются источником для получения важнейших для производства материалов. Команда исследователей под руководством Чжан Линь знала, что наноструктурированный гидроксид магния весьма эффективен при удалении некоторых металлов и красителей из сточных вод. Потому ученые решили понять, как данное соединение работает, и будет ли оно эффективно удалять растворенные в воде редкоземельные элементы. Для проверки своего предположения, исследователи произвели недорогие частицы наноструктурированного гидроксида магния, по форме напоминающие цветы (если смотреть на них через мощный микроскоп). Опыт показал, что этот наноматериал захватил более 85% редкоземельных материалов, растворенных в сточных водах. Переработка редкоземельных элементов из сточных вод не только экономит редкие ресурсы Земли и защищает окружающую среду, но также приносит значительные экономические выгоды, утверждают авторы проекта. По их мнению, новый метод выделения редкоземельных материалов из воды будет иметь огромный потенциал в производстве.

Другие интересные новости:

▪ Пьезокерамика без свинца

▪ Разработка технологии для улавливания парниковых газов

▪ Аэростаты с ГЛОНАСС

▪ Сверхминиатюрная цифровая фотокамера CardCam

▪ Мусоропровод для спасения при пожаре

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Истории из жизни радиолюбителей. Подборка статей

▪ статья Садовая мебель из реек. Советы домашнему мастеру

▪ статья Чем мумпсимус отличается от сумпсимуса? Подробный ответ

▪ статья Каепутовое дерево. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Речевой программируемый сигнализатор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Микросхемы КР1008ВЖ18 и КР1008ВЖ19. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025