חום משום מקום. ציור, תיאור

מעבדה מדעית לילדים
ספרייה חינם / מדריך / מעבדת מדע לילדים

חום משום מקום. מעבדת מדע לילדים

מעבדת מדע לילדים

...הניסוי הזה של אמריקאי בשם גריגס, שהועלה לפני כמעט 10 שנים, כבר הפך לספר לימוד. הפיזיקאי העביר זרם מים דרך דיסק מסתובב עם חורים. כשעברו דרכם, המים התחממו. נראה שההמרה השכיחה ביותר של האנרגיה המכנית של מנוע המשאבה לחום מתרחשת. אבל התברר כי השתחרר פי 1,6 יותר חום מאשר החשמל שסופק למנוע. מאיפה הגיע עודף האנרגיה? יש הרבה השערות. הנה, למשל, אחד.

כאשר הזרימה מופרעת, נוצרות בועות רבות במים. לאחר שהתקיימו אלפיות השנייה, הם מתחילים להתכווץ ולהתמוטט, להיעלם. תופעה זו נקראת cavitation.

תהליך זה אינו פשוט. אם קוטר הבועה מצטמצם, למשל, בחצי, אז הנפח הוא פי שמונה. מהירות התנועה של קירותיו זה כלפי זה עולה באותה מהירות. תיאורטית, קצב הדחיסה של בועה ריקה לחלוטין יכול להגיע למהירות האור. נכון, הוא מכיל בדרך כלל אוויר ואדי מים, שיכולים להגביל את קצב הדחיסה למאות מטרים בשנייה. אנרגיה במקרה זה מושקעת על דחיסת כל הגז בבועה. אבל זה עלול לקרות אחרת.

כפי שהפיזיקאי L.V. לריונוב, ברגע שקירות הבועה מפתחים מהירות על-קולית, ועליהם, כאילו על אפו של קליע, יופיע גל הלם דק מאוד, שנע אפילו מהר יותר. אז קצב הקריסה יכול להיות הרבה יותר גבוה.

תחילת הקוויטציה צולמה ונלמדה בפירוט. אבל עם קוטר של 0,001 מ"מ או פחות, לא ניתן עוד לראות את בועת הקוויטציה; אפשר לגלות מה קורה בה רק מנתונים עקיפים.

ידוע, למשל, שקאוויטציה מסוגלת להרוס כל חומר. זה מצביע על כך שחייבים להשיג לחצים גבוהים מאוד בתום קריסת הבועות. מדענים מעריכים את ערכיו מ-12 אלף ל-450 אלף אטמוספרות. ובלחצים כאלה, קליפות האלקטרונים של אטומים ואפילו גרעינים עלולות לקרוס.

נראה כי תהליכים אלה מובילים להופעת אנרגיה תרמית נוספת. אבל... כמעט כל תגובות גרעיניות מורגשות על ידי קרינת גמא חזקה. אבל זה לא נצפה... אז מאיפה מגיעה האנרגיה ה"נוספת"?

מאז ימי קדם, מדענים האמינו שבפערים בין האטומים אין חלל מוחלט, אלא מדיום שאינו ניתן לצפייה בדרך כלל - אפיירון, או האתר העולמי. עכשיו זה נקרא "ואקום פיזי". מי שרוצה להכיר את הנושא ביתר פירוט, אנו מתייחסים לספרו של I.L. Gerlovin "יסודות של תיאוריה מאוחדת של אינטראקציות בחומר", מוסקבה, 1990. צמיגות, ולכן, אינן נצפות במהירויות רגילות. אבל במהירויות גבוהות, ואפילו בנפח סגור של בועה שנדחסת מכל עבר, האנרגיה שלה יכולה להשתחרר בצורה של קוונטות אור. אם רק אטום אחד מתוך חמש מאות פולט קוונטי כזה, אז זה יספיק להופעת חום עודף שנצפה בניסוי.

הנוזל שבו מתרחשת הקוויטציה זוהר, מה שאומר שהקוואנטות הללו באמת קיימות. זוהר זה נקרא סונוluminescence. התגלה ב-1933, לא מצא הסבר במסגרת המדע הקלאסי.

אבל בואו נעבור מתיאוריה לפרקטיקה. ישנן דרכים רבות להשיג קאוויטציה. למשל, במשאפים רפואיים - מכשירים להשגת תרופות נוזליות מרוסקות דק, היא נוצרת באמצעות אולטרסאונד. אבל היעילות של הגנרטור האלקטרוני האלקטרוני המשמש כאן היא כל כך קטנה עד שרווח האנרגיה הנובע כמעט אינו מורגש.

כדי להשיג חום נוסף, אנרגיה מכנית משמשת לעתים קרובות. אחד המתקנים החזקים ביותר למטרה זו נוצר על ידי ממציא אומסק V.F. Kladov. הוא הציע משאבה צנטריפוגלית, אשר במהלך פעולתה יוצרת זרימה לסירוגין של נוזל, ובעבודה עם מים, הוא קיבל רווח כפול באנרגיה. קלדוב מנוסה ונוזלים אחרים. סיליקון פלואוריד, למשל, נתן רווח של פי עשרה. מדענים אחרים, להיפך, לא מצאו את זה עם המדידות הזהירות ביותר.

אנו מציעים לך לחזור על ההתקנה של ל. לריונוב. הוא מורכב מיחידת שאיבה קונבנציונלית המשמשת לאספקת מים לקומות העליונות של בתים. יללה נלקחה יחידה סטנדרטית עם מנוע 4 קילוואט. מעגל סגור של צינור מים מחובר אליו, שאליו מוכנסת פיית קוויטציה ומוסיפים כמה אלמנטים נוספים.

כאשר פועלים על מים רגילים, כל קילוואט-שעה של חשמל שנלקחה על ידי המשאבה מהרשת נתן חום של 1,5 קילוואט / שעה. אפקט זה ניתן לקבל ממזגן ביתי הפועל במצב משאבת חום. אבל זה עולה לפחות 4000 $. משאבת מים זולה כמעט פי מאה.

החלק העיקרי של ההתקנה הוא הזרבובית. כפי שניתן לראות באיור, תחילה הוא מצטמצם ולאחר מכן מתרחב בהדרגה.

חום משום מקום
מכשיר מחולל חום: 1 - יחידת שאיבה; 2 ו-4 - מדי לחץ; 3 - זרבובית; 5 - וסת לחץ סטטי; 6 - שסתום מצערת; 7 - פרופיל זרבובית (מעבודתם של מדענים גרמנים)

במעבר דרך החלק המתכנס, הזרימה, על פי חוק ברנולי, מגבירה את מהירותה, והלחץ בו יורד עד כדי כך שהוא משתווה ללחץ של אדי מים רוויים. כשהמים רותחים נוצרות הרבה בועות מלאות באדים. לאחר מכן, הזרימה נכנסת לחלק המתרחב של הזרבובית. כאן, המהירות שלו יורדת, הלחץ משוחזר, והבועות מתחילות להתמוטט. תהליך זה מסתיים לאחר היציאה מהזרבובית ומלווה ב-sonoluminescence. בניסוי קל לצפות בו דרך חלון מיוחד בצינור. אתה יכול לראות משהו דומה ללפיד של לפיד ריתוך.

הוספת מלח שולחן למים משפרת את הזוהר הזה. במקביל, גם פיזור החום עולה משמעותית. כפי שמראים מחקרים זרים, השיפור הגדול ביותר מושג כאשר כ-120 גרם מלח מומסים בליטר מים.

יעילות ההתקנה תלויה מאוד בצורת הזרבובית. כאשר הזווית של החלק המתרחב גדולה מדי, עלולה להתרחש עלייה חדה בהתנגדות והיעילות תקטן.

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף מעבדת מדע לילדים:

▪ צונאמי

▪ שעון קוורץ

▪ פריסקופ לנראות מכל עבר

ראה מאמרים אחרים סעיף מעבדת מדע לילדים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם נפתח 04.05.2024

חקר החלל והמסתורין שלו היא משימה שמושכת את תשומת לבם של אסטרונומים מכל העולם. באוויר הצח של ההרים הגבוהים, הרחק מזיהום האור בעיר, הכוכבים וכוכבי הלכת חושפים את סודותיהם בבהירות רבה יותר. עמוד חדש נפתח בהיסטוריה של האסטרונומיה עם פתיחתו של המצפה האסטרונומי הגבוה בעולם - מצפה הכוכבים אטקמה של אוניברסיטת טוקיו. מצפה הכוכבים אטקמה, הממוקם בגובה של 5640 מטר מעל פני הים, פותח הזדמנויות חדשות עבור אסטרונומים בחקר החלל. אתר זה הפך למיקום הגבוה ביותר עבור טלסקופ קרקעי, ומספק לחוקרים כלי ייחודי לחקר גלי אינפרא אדום ביקום. למרות שהמיקום בגובה רב מספק שמיים בהירים יותר ופחות הפרעות מהאטמוספירה, בניית מצפה כוכבים על הר גבוה מציבה קשיים ואתגרים עצומים. עם זאת, למרות הקשיים, המצפה החדש פותח בפני אסטרונומים אפשרויות מחקר רחבות. ... >>

שליטה על חפצים באמצעות זרמי אוויר 04.05.2024

התפתחות הרובוטיקה ממשיכה לפתוח בפנינו אפשרויות חדשות בתחום האוטומציה והבקרה על אובייקטים שונים. לאחרונה הציגו מדענים פינים גישה חדשנית לשליטה ברובוטים דמויי אדם באמצעות זרמי אוויר. שיטה זו מבטיחה לחולל מהפכה באופן המניפולציה של חפצים ולפתוח אופקים חדשים בתחום הרובוטיקה. הרעיון של שליטה בעצמים באמצעות זרמי אוויר אינו חדש, אך עד לאחרונה, יישום מושגים כאלה נותר אתגר. חוקרים פינים פיתחו שיטה חדשנית המאפשרת לרובוטים לתפעל חפצים באמצעות סילוני אוויר מיוחדים כ"אצבעות אוויר". אלגוריתם בקרת זרימת האוויר, שפותח על ידי צוות מומחים, מבוסס על מחקר יסודי של תנועת עצמים בזרימת האוויר. מערכת בקרת סילון האוויר, המתבצעת באמצעות מנועים מיוחדים, מאפשרת לך לכוון חפצים מבלי להזדקק לפיזי ... >>

כלבים גזעיים לא חולים לעתים קרובות יותר מכלבים גזעיים 03.05.2024

טיפול בבריאות חיות המחמד שלנו הוא היבט חשוב בחייו של כל בעל כלב. עם זאת, ישנה הנחה נפוצה שכלבים גזעיים רגישים יותר למחלות בהשוואה לכלבים מעורבים. מחקר חדש בראשות חוקרים מבית הספר לרפואה וטרינרית ולמדעי ביו-רפואה בטקסס מביא פרספקטיבה חדשה לשאלה זו. מחקר שנערך על ידי פרויקט ההזדקנות של הכלבים (DAP) של יותר מ-27 כלבים נלווים מצא שכלבים גזעיים ומעורבים היו בדרך כלל בסבירות שווה לחוות מחלות שונות. למרות שחלק מהגזעים עשויים להיות רגישים יותר למחלות מסוימות, שיעור האבחון הכולל הוא כמעט זהה בין שתי הקבוצות. הווטרינר הראשי של פרויקט הזדקנות הכלבים, ד"ר קייט קריווי, מציינת כי ישנן מספר מחלות ידועות הנפוצות יותר בגזעי כלבים מסוימים, מה שתומך בתפיסה שכלבים גזעיים רגישים יותר למחלות. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

כאב ראש גלידה 05.09.2003

אכילת גלידה מהירה מדי עלולה לגרום לכאב ראש.

בניסויים שנערכו בקנדה, 145 תלמידי בית ספר לקחו חלק בהתלהבות רבה. הם חולקו לשתי קבוצות וכל אחת קיבלה כדור גלידה של 20 גרם. קבוצה אחת קיבלה חמש שניות לבלוע מנה, השנייה יכלה ליהנות מהפינוק אפילו חצי דקה. לאחר מכן, בקבוצת האוכלים המהירים, 9 התלוננו על כאב ראש, ובקרב האוכלים האיטיים רק 10. נכון, הראש כאב לא יותר מ-XNUMX שניות.

ככל הנראה, מקירור מהיר, הכלים המספקים דם למוח מצטמצמים.

עוד חדשות מעניינות:

▪ מחלות תורשתיות קשות מגנות מפני זיהומים

▪ תחבושות חשמליות יעילות יותר מתחבושות רגילות

▪ מזל"ט ימצא אדם בקול

▪ במוח היילוד, נוירונים נעים ממקום למקום.

▪ פתרונות HP Data Center חדשים

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר אינטרקום. בחירת מאמרים

▪ מאמר מקרי חירום אפשריים בעלי אופי חברתי בשטח רוסיה. יסודות חיים בטוחים

▪ מאמר היכן ניתן לשלוח מכתב דרך תיבת דואר תת-מימית? תשובה מפורטת

▪ מאמר עבודה עם משאבת מים. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה