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:

▪ Слушая океан

▪ Сквозь каплю воды

▪ Делаем холод

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Мизофония может иметь выраженную генетическую основу 15.10.2026

Для большинства людей звук жевания, дыхания или сопения остается практически незаметной частью повседневной жизни. Однако у людей с мизофонией такие совершенно обычные звуки способны вызывать мгновенную и крайне сильную негативную реакцию. Причины этого состояния до сих пор изучены недостаточно, однако новое исследование указывает на важную роль наследственности. Полученные данные свидетельствуют о том, что предрасположенность к мизофонии может иметь глубокую генетическую основу. Исследованием занималась команда Медицинской школы Йельского университета, сосредоточившая внимание на семейной истории людей с этим расстройством. В отличие от ряда предыдущих работ, проводившихся преимущественно с помощью дистанционных опросов, на этот раз специалисты непосредственно обследовали 101 человека с мизофонией и членов их семей. Такой подход позволил исследователям оценить не только распространенность состояния среди родственников, но и возможные связи с другими особенностями психического здоро ...>>

Запись магнитных данных с помощью сверхбыстрых лазерных импульсов 15.10.2026

Системы хранения данных постоянно сталкиваются с необходимостью одновременно увеличивать скорость записи, плотность информации и энергоэффективность. Один из возможных путей решения этой задачи связан с использованием света для управления магнитными состояниями материала. Инженеры Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод, в котором специально сформированные лазерные импульсы позволяют изменять направление намагниченности, открывая перспективу создания более быстрых и компактных магнитных устройств памяти. Главное отличие нового подхода заключается в том, что исследователи управляют не составом магнитного материала, а характеристиками самого лазерного излучения. Ультрабыстрый лазер концентрирует энергию на микроскопическом участке поверхности. Когда диаметр светового пятна становится меньше 1,36 мкм, специалистам удается переключать направление намагниченности независимо от спиральности света, то есть направления вращения его поляризации. Это позволяет отказаться от ...>>

Биокаталитический способ получения хиральных оксазолидинонов 14.10.2026

Химия все чаще обращается к биологическим молекулам, чтобы сделать синтез сложных веществ более точным и эффективным. Особенно важны такие технологии при создании соединений, у которых одинаковый химический состав может сопровождаться разным пространственным расположением атомов и, следовательно, различными свойствами. Исследователи из Калифорнийского технологического института и Университета Питтсбурга предложили новый биокаталитический подход, позволяющий получать хиральные оксазолидиноны непосредственно из простых неактивированных алкенов. В основе предложенного метода лежит последовательность из двух реакций - азиридинирования и последующего расширения цикла. Этот каскад запускается с помощью гемопротеина, который выполняет функцию катализатора и позволяет направлять химическое превращение в нужную сторону. В результате из относительно простого исходного соединения формируется более сложная циклическая структура с заданной пространственной конфигурацией. Особенно существенным ...>>

Случайная новость из Архива Супертелескоп Афина и его задачи 10.07.2014 Европейское космическое агентство определилось со следующим значительным проектом по изучению космического пространства. В рамках прошедшей недавно конференции в качестве основы для создания космической обсерватории нового поколения был выбран проект Athena (Advanced Telescope for High Energy Astrophysics - Передовой телескоп для астрофизики высоких энергий). В рамках программы к 2028 году будет создан и отправлен в космос космический аппарат для регистрации поведения высокоэнергетических объектов, включая черные дыры и гамма-всплески. С его помощью ученые рассчитывают найти ответы на два важнейших вопроса: - каким образом нормальная (не темная) материя собирается вместе для формирования структур вселенского масштаба; - как происходит рост сверхмассивных черных дыр и за счет чего формируется их окружение? Оборудование, которое установят на борту "Афины" будет в сто раз чувствительнее того, которое используется на космических обсерваториях CHANDRA и XMM -Newton. С ее помощью исследователи смогут отслеживать орбиты, экстремально близкие к горизонту событий черной дыры, измерять вращение сверхмассивных черных дыр в ядрах активных галактик, производить спектроскопию истекающего из галактических ядер звездного вещества. Кроме того, появится возможностью взглянуть на черные дыры молодой Вселенной. Этим список возможностей будущего аппарата не ограничивается, появится возможностью с высокой точностью регистрировать выделяемую черными дырами энергию в галактических и межгалактических масштабах, и многое другое. Основным инструментом "Афины" станет зеркало с площадью собирающей поверхности 3 м2, разрешением 5 угловых секунд и фокусным расстоянием 12 метров. Для того, чтобы полностью исключить влияние излучения телескопа на получаемые данные, все электронное оборудование телескопа, в дополнение к экстремально низким температурам открытого космоса, будет дополнительно экранировано от нагрева солнечным светом. "Рабочим местом" телескопа станет точка Лагранжа L2 системы Земля-Солнце, удаленная от нашей планеты на 1,5 млн км. Запланированный срок эксплуатации составляет 5 лет. Стоимость проекта на данном этапе оценивается в 1 млрд евро. "Афина" станет вторым крупным проектом, который будет реализовываться в рамках программы ESA "Cosmic Vision 2015-25". Первым аппаратом десятилетней программы развития европейской космонавтики станет JUICE (Jupiter Icy Moon Explorer), который в 2022 году отправится изучать крупные спутники Юпитера - Каллисто, Ганимед и Европу.

Другие интересные новости:

▪ Блоки питания Cooler Master G мощностью 500, 600 и 700 Вт

▪ Лазерная вспышка датчику не помеха

▪ Система предупреждения сна Sleep Buster

▪ Система кондиционирования, не требующая электричества

▪ Объективной реальности не существует

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Основы безопасной жизнедеятельности (ОБЖД). Подборка статей

▪ статья Томас Манн. Знаменитые афоризмы

▪ статья Почему знаменитый афинянин Дедал бежал из родного города? Подробный ответ

▪ статья Станочник-распиловщик деревообрабатывающих станков. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Ремонт и обслуживание приводов CD-ROM. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Регулируемый трансформатор на основе ЛАТР. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026