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:

▪ Эксперимент Галилео Галилея

▪ С компасом через магнитные поля

▪ Вызови дождь

Смотрите другие статьи раздела Детская научная лаборатория.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микропластик в атмосфере - скрытый ускоритель глобального потепления 31.05.2026

Микропластик уже давно признан одним из самых масштабных загрязнителей планеты. Он проникает в океаны, почву, организмы животных и даже в тело человека. Однако до недавнего времени мало кто задумывался о его влиянии на климатические процессы. Новое исследование показало, что микро- и нанопластик в атмосфере способен поглощать тепло, тем самым внося дополнительный вклад в глобальное потепление. Ученые обнаружили, что воздействие пластиковых частиц на климат зависит от их цвета. Светлые частицы отражают солнечный свет и способствуют некоторому охлаждению, в то время как более темные - активно поглощают тепло и излучение. Со временем пластик в атмосфере темнеет под воздействием ультрафиолета, что усиливает его согревающий эффект. Этот процесс напоминает пожелтение пластиковых парковочных талонов, оставленных на солнце. Соавтор исследования, заслуженный профессор наук о Земле в Университете Дьюка Дрю Шинделл отметил, что влияние микропластика на изменение климата пока относительно не ...>>

Универсальный бытовой робот-гуманоид GigaAI SeeLight S1 31.05.2026

Развитие робототехники постепенно переносит сложные машины из промышленных цехов прямо в повседневную жизнь людей. Китайская компания GigaAI сделала важный шаг в этом направлении, представив SeeLight S1 - первую в стране модель универсального бытового робота-гуманоида. Эта разработка призвана взять на себя рутинные домашние дела и стать настоящим помощником в повседневной жизни. Уже в конце текущего месяца сотня роботов SeeLight S1 начнет проходить испытания в специализированном жилом комплексе, предназначенном для работников высокотехнологичных отраслей. По словам генерального директора GigaAI Чжу Чжэна, в первой половине 2027 года роботы будут переданы для бесплатного тестирования обычным семьям в Ухане - столице провинции Хубэй. Такой подход позволит собрать реальные данные о работе устройства в домашних условиях. В демонстрационном видео робот, передвигающийся на колесах, уверенно справляется с множеством бытовых задач. Он нарезает овощи, жарит яйца, загружает стиральную маши ...>>

Вкусовые пристрастия формируются еще в утробе 30.05.2026

Предпочтения человека к еде закладываются задолго до первого прикорма. Современная наука подтверждает, что ребенок начинает знакомиться с ароматами и вкусами пищи еще до рождения, через околоплодные воды. Новое международное исследование показало, что регулярное потребление определенных продуктов беременной женщиной может формировать долгосрочные пищевые предпочтения у ребенка, сохраняющиеся даже спустя годы после появления на свет. Ученые из университетов Великобритании, Франции и Нидерландов провели эксперимент с участием беременных женщин. Одной группе будущих мам давали капсулы с порошком капусты кейл, другой - с порошком моркови. Реакцию детей на эти запахи проверяли в три этапа: сначала в утробе матери с помощью 4D-УЗИ на поздних сроках беременности, затем в возрасте трех месяцев и, наконец, когда детям исполнилось три года. Результаты оказались весьма убедительными. Дети женщин, принимавших порошок кейла, положительно реагировали на запах этой капусты, но негативно - на ар ...>>

Случайная новость из Архива Управление молниями с помощью лазерного луча 23.01.2023 Молния является одним из самых энергичных природных явлений, в процессе которого за долю секунды высвобождаются миллионы вольт, что может быть разрушительным - отключение электричества, пожары, травмы и даже смерти. Долгое время лучшим способом защититься от молнии считался громоотвод - огромная металлическая палка, прикрепленная к самому высокому зданию. Эта простая конструкция, по сути, притягивает электричество и безопасно направляет его в землю. Однако одной из проблем является то, что подобные громоотводы имеют ограниченный радиус действия - например, 10-метровый громоотвод способен защитить лишь территорию радиусом в 10 метров вокруг себя. То есть для защиты крупного здания или аэропорта фактически потребуется гигантский громоотвод. Но, похоже, ученые нашли выход. Физик Орельен Хуар из лаборатории прикладной оптики Французского национального центра научных исследований в Париже и его коллеги выдерживали многочасовую грозовую активность, чтобы проверить, может ли лазер отводить удары молнии от критической инфраструктуры. Исследователи продемонстрировали работу новой более эффективной системы - по сути, ученые научились отклонять разряды молнии с помощью мощного лазера, направленного в небо. По словам автора исследования Жан-Пьера Вольфа, лазерный громоотвод представляет собой луч лазера, направленный в облака во время шторма - таким образом он прокладывает путь наименьшего сопротивления для прохождения электричества. Более того, лазерный луч может простираться намного дальше, чем громоотвод, а значит и защищать большую территорию. Ученые объясняют, что когда в атмосферу излучаются лазерные импульсы высокой мощности, внутри луча образуются нити очень интенсивного света. Они пронизывают молекулы азота и кислорода, которые присутствуют в воздухе, которые, в свою очередь, высвобождают свободные электроны для движения. В итоге ионизированный воздух, который также называют "плазмой", становится электрическим проводником. Для демонстрации своей концепции ученые разработали лазерную систему со средней мощностью 1 кВт и пульсирующую приблизительно тысячу раз в секунду, высвобождая 1 джоуль энергии за импульс. Лазерную систему установили на вершине Зентиса, который является самой высокой горой в Швейцарских Альпах. Ученые отмечают, что лазер был установлен рядом с башней, которая ежегодно привлекает порядка сотни ударов молнии. Исследователи отмечают, что лазер был направлен в небо рядом с вершиной башни - основной целью было попытаться привлечь молнию к лучу до того, как она достигнет обычного громоотвода башни. За период тестирования ученые зафиксировали четыре удара молнии.

Другие интересные новости:

▪ Сенсор из любой поверхности

▪ Домашняя уборка способствует релаксу

▪ Обнаружена самая древняя молекула во Вселенной

▪ Автомобильные шины следят за своим износом

▪ UCC28780 - контроллер Flyback, работающий с переключением в нуле напряжения

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Моделирование. Подборка статей

▪ статья Как действовать при встрече с преступником. Основы безопасной жизнедеятельности

▪ статья Почему Фридриху Ницше приписывают антисемитские взгляды? Подробный ответ

▪ статья Бадьян настоящий. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Намотанные электроизоляционные изделия. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Применение манипуляции. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026