מכונת תנועה מתמדת על פרמאפרוסט. ציור, תיאור

מעבדה מדעית לילדים
ספרייה חינם / מדריך / מעבדת מדע לילדים

מכונת תנועה מתמדת על פרמאפרוסט. מעבדת מדע לילדים

מעבדת מדע לילדים

המטוס טס מעל הטייגה. מגובה של עשרה קילומטרים נראים בבירור ערוצי הנהרות, הנחלים והנחלים החותכים את היער. אנחנו טסים לשעה או שעתיים - וכל זה יאקוטיה, רחבת ידיים ועשירה: בזהב, פרוות, יהלומים. וגם... כפור! אחרי הכל, אם חושבים על זה, קור יכול להיות גם עושר. אולם הרעיון הזה לא שייך לי, אלא לאדם שטסתי ליקוטסק כדי לפגוש.

... לב איבנוביץ' פייקו פגש אותי בשדה התעופה. הוא קרחיולוג, חוקר קרח טבעי, מבנהו, מקורו ותכונותיו הפיזיקליות. פייקו לא הגיע מיד למקצוע הנדיר שלו. כילד, הוא אהב תעופה ספורטיבית, הטיס דאוני ספורט תוצרת בית; היה צלם מקצועי - כתב TASS, טייל בכל רחבי יאקוטיה על איילים עם מצלמה בידיו. ובכל זאת - הוא המציא: עיצוב משופר של יורט יאקוט מתקפל, תנור-סמובר חסכוני עבור רועי איילים וגיאולוגים, שבמקביל מייצר חשמל להנעת רדיו או מכשיר קשר... על משאבה הוא עשה זאת שאבו מים מלנה וסיפקו אותם לגדה גבוהה, מרחוק באו תושבי הסביבה לראות: האם זו באמת מכונת תנועה מתמדת? המשאבה לא דרשה אנרגיה, היא הופעלה על ידי זרימת המים. לב איבנוביץ' הצליח הרבה בחייו: הוא לחם במלחמה הפטריוטית הגדולה, סיים את המכון, הפך למועמד למדעים גיאוגרפיים ...

רק אדם בעל תחומי עניין וידע מגוונים יכול לראות מה אחרים מסתכלים ולא רואים. ובכן, מי היה תמה על ידי אגמים לא קפואים על פרמפרוסט? והוא הופתע, מהורהר והרגיש שהסוד הקטן הזה של הטבע מסתיר הזדמנויות חסרות תקדים ל... אנרגיה!

הכל התחיל בחיפוש אחר תשובה לשאלה יומיומית פשוטה: מדוע קרח באגמים ביקוטיה קופא בחורף למשך 210 ימים, ונמס תוך 30 ימי אביב בלבד?

אפשר לומר: מה רע בזה? בואו נחשוב ביחד. פרמפרסט כובל את אדמת יאקוטיה לעומק של 1500 מטר ואינו מתכוון להימס. אבל המאגרים לא מתנהגים לפי הכללים. לדוגמה, טמפרטורת האוויר השנתית הממוצעת באזורי הקוטב היא מינוס 19 מעלות צלזיוס, והמים הם בערך אפס. ישנם, כמובן, ימים עם טמפרטורת אוויר חיובית, אך בממוצע לשנה היא שלילית. עם זאת, האוקיינוס הארקטי, למרות שמו, אינו קופא עמוק יותר ויותר מדי שנה. עודפי קרח נמסים באופן קבוע בגלל החום של האוויר החיצוני. האוויר, בממוצע, קר יותר מהקרח עצמו...

אבל זה סותר את החוק השני של התרמודינמיקה, שמבוסס על ההנחה של קלאוזיוס: חום לא יכול לעבור בעצמו מגוף פחות חם לגוף חם יותר. עוד במאה ה-XNUMX, רודולף קלאוזיוס ניסח את האמת הארצית הבלתי מעורערת הזו, שעליה נשענת כעת הבנייה ההרמונית של המדע המודרני.

מי יעלה בדעתו לחמם מים בקומקום על פיסת קרח. חוסר התוחלת של הרעיון ברור לכולם. אבל הנה המלכוד. למרות שאנו חושבים על קרח כעל קר, הוא מכיל די הרבה אנרגיה. אחרי הכל, בהשוואה לאפס המוחלט, חם יותר ב-273 מעלות צלזיוס! לכל אחת מהמולקולות שלה יש אנרגיה והיא מחליפה אותה כל הזמן עם מולקולות אחרות. אז למה מולקולות הקרח לא נותנות חלק מהאנרגיה שלהן למים שבקומקום? תן לקרח להתקרר עוד יותר ולמים להתחמם!

במילה אחת, ניסיון הוא ניסיון, אבל להנחה של קלאוזיוס אין הוכחה תיאורטית! ובזמן מסוים, הפיזיקאי האנגלי המבריק מקסוול מצא בצחוק מעין "שד" שממיין מולקולות - "חמות", במהירויות גבוהות, נשלחות לכיוון אחד, "קרות" באחר.

ו"שד" כזה בהחלט יגרום לקומקום לרתוח על קרח!

חוסר ההוכחה להנחה של קלאוזיוס סיפק פרצה לממציאים רבים שהיו אובססיביים לרעיון ליצור מכונת תנועה מתמדת מהסוג השני - מכשיר שיפיק אנרגיה מהתנועה הכאוטית של מולקולות הסביבה ללא כל עלויות. .

אבל עובדה היא שאנרגיה שימושית יכולה להתקבל רק מהבדל בטמפרטורה או לחץ, גבהים... העבודה לא נעשית על ידי החום עצמו, אלא רק על ידי ההבדל בין חום לקור. מנוע הבעירה הפנימית פועל מכיוון שהפרש הלחץ בתוך הצילינדר והחוץ דוחף את הבוכנה. נורה חשמלית נדלקת כאשר מופעל עליה הפרש פוטנציאל. בתחנות כוח הידרואלקטריות, לא גובה המים מעל פני הים הוא שעושה את העבודה, אלא ההבדל במפלסים בחלק העליון והתחתון של הסכר. אז מכונת תנועה מתמדת היא בלתי אפשרית.

חבל. עכשיו, אם באמת היה משהו כמו השד של מקסוול... אתם זוכרים איך אתם, בתור תלמידי כיתה א', מיהרתם במסדרון בזמן ההפסקה? אנרגיה - די והותר! משהו כמו תנועה תרמית כאוטית של מולקולות. הבמאי, כנראה, רטן: "האנרגיה שלך תהפוך את מכונת הדינמו!" ומה? את תפקיד השד של מקסוול יכול היה למלא קרוסלת המסתובבת בדלתות, בדומה לאלו שממוקמות בחנויות. הפעמון צלצל להפסקה - ותלמידי כיתות א', שרצים מהכיתה, היו מסובבים את הקרוסלה. והוא מחובר לדינמו - זו עבודה מועילה שנעשתה!

אז, פייקו, שחשב על ההתנהגות המוזרה של הקפאת מאגרים טבעיים, מצא בהם "קרוסלה" דומה שאסורה על ידי הפיזיקה הקלאסית. שסתום תרמי חד-כיווני כזה בטבע הוא קרח צף רגיל! כמות החום המתקבלת במהלך הפשרת הקרח על האגם באביב יאקוט הקצר והחום המופק במהלך החורף הקר הארוך זהה לחלוטין. אבל העובדה היא שקפיאה של מים מתרחשת על פני השטח התחתונים של הקרח, וההמסה מתרחשת בחלק העליון. וכשהמים קופאים, זה אומר שהם מפיצים חום. וקשה לחום זה לברוח דרך שכבת הקרח, כיון שהמוליכות התרמית שלו נמוכה. החום עוזב את בריכת החורף באיטיות רבה, והקפאה של כיסוי הקרח איטית באותה מידה. אבל באביב - עניין אחר לגמרי. תחת קרני השמש, שכבת הקרח העליונה נמסה במהירות, ומי ההמסה, שהטמיעו את מה שנקרא חום ההיתוך, נושאים אותם לתוך המאגר. בדרך זו, החום שאבד במהלך החורף הארוך חוזר מהר מאוד למים. והתהליך ההפוך עובר מהר יותר עשרות ומאות מונים.

מסתבר שקרח מעביר חום בצורה לא שווה לשני כיוונים: מלמעלה למטה - הרבה יותר מהר מאשר מלמטה למעלה. הוא אותו "שד" שיוצר במיומנות הפרש טמפרטורה. ומסתבר שחום, כביכול, עובר מגוף קר יותר לגוף חם יותר.

אבל מה לגבי ההנחה של קלאוזיוס? אז, זה לא כל כך נכון ואפשרית מכונת תנועה מתמדת? המועצה המדעית, אליה דיווח פאיקו על תגליתו, האשימה אותו תחילה בפלישה ליסודות התרמודינמיקה. אבל לב איבנוביץ' הציל את סמכותו של קלאוסיוס: העברת החום האסורה על ידי הפוסטולאט אינה מתרחשת מעצמה, אלא בעזרת כוח המשיכה של כדור הארץ ואנרגיית השמש. כוח הכבידה הזה גורם לקרח שהוא פחות צפוף ממים לצוף. (אגב, למה זה פחות צפוף כשכל שאר החומרים מתכווצים בזמן הקירור? עדיין אין הסבר מספק.) ואז משתחרר נפח שבו מי נמס יכולים לזרום. אבל זה בלתי אפשרי בשכבות כדור הארץ - והנה יש לך פרמפרסט של אלף מטרים!

עכשיו בואו נפנה לאנרגיה של כדור הארץ. לא מצאו תהליכים טבעיים בטבע שייצרו את הפרשי הטמפרטורה, הלחץ והגובה הנחוצים לאנרגיה, אנשים החלו ליצור אותם בעצמם: לשרוף יערות, לחפור את כדור הארץ בחיפוש אחר דלק מאובנים, לבנות מאגרי מים וסכרים ענקיים על נהרות, לפלוש לאדמה. העולם הלא בטוח של האטום...

- כן, הנה תהליך טבעי לא ליניארי בחינם שיכול להיות מקור אנרגיה נצחי! - אומר מדען מיקוטיה.

הקפאת מאגרים טבעיים מספקת ירידות טמפרטורה שקל להפוך אותן לעבודה. ועתודות גדולות עוד יותר של חום מסתתרות בתמורות הפאזות של מים. פיקו חישב שהחום הסמוי שמשתחרר כאשר המים קופאים שווה לאנרגיה שניתן להשיג על ידי הפלת אותה כמות מים מסכר באורך שני קילומטרים. אז האם כדאי לבנות סכרים כשאפשר להשתמש בהצלחה ובזול ברזרבות עצומות של חום שמתבזבזות לשווא? זה זמן רב מתוכנן לבנות ביקוטיה את תחנת הכוח ההידרואלקטרית הגדולה ביותר ניז'נה-לנסקאיה בהספק של 22 מיליון קילוואט. אבל לפי החישובים של פאיקו, רק מפני השטח של המאגר שלו, בעת הקפאה, אתה יכול לקבל פי 400 יותר אנרגיה. כל כך הרבה ממנו מיוצר עכשיו בכל העולם! עם זאת, גם לשם כך אין צורך במאגרים: אזור מאגרי ההקפאה הטבעיים יכול לכסות את צרכי האנושות פי 1000! והאקולוגיה של הפלנטה שלנו רק תרוויח מכך.

נותר להבין כיצד לחלץ את האנרגיה הזו. אבל הטכנולוגיה המודרנית כבר מוכנה לכך. בואו נזכור את משאבת החום - מקרר המדחס "להיפך". הנוזל הרותח במאייד בטמפרטורה של בערך אפס הופך לאדים, נכנס למדחס בלחץ, דוחף את הבוכנות ועושה עבודה...

לפיכך, התכונות החריגות של המים מציעות לנו מקור אנרגיה שלא יסולא בפז, ידידותי לסביבה ובלתי נדלה. חומר מוזר מאוד, שגוי, המים הרגילים האלה!

מחבר: N.Konoplev

אנו ממליצים על מאמרים מעניינים סעיף מעבדת מדע לילדים:

▪ השמש האדומה תזרח

▪ מראה טלסקופ

▪ שעון גרזן

ראה מאמרים אחרים סעיף מעבדת מדע לילדים.

תקרא ותכתוב שימושי הערות על מאמר זה.

<< חזרה

חדשות אחרונות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה:

דרך חדשה לשלוט ולתפעל אותות אופטיים 05.05.2024

עולם המדע והטכנולוגיה המודרני מתפתח במהירות, ובכל יום מופיעות שיטות וטכנולוגיות חדשות שפותחות בפנינו אפשרויות חדשות בתחומים שונים. חידוש אחד כזה הוא פיתוח של מדענים גרמנים של דרך חדשה לשלוט באותות אופטיים, שעלולה להוביל להתקדמות משמעותית בתחום הפוטוניקה. מחקרים אחרונים אפשרו למדענים גרמנים ליצור לוח גלים שניתן לכוונן בתוך מוליך גל סיליקה מאוחה. שיטה זו, המבוססת על שימוש בשכבת גביש נוזלי, מאפשרת לשנות ביעילות את הקיטוב של האור העובר דרך מוליך גל. פריצת דרך טכנולוגית זו פותחת אפשרויות חדשות לפיתוח התקנים פוטוניים קומפקטיים ויעילים המסוגלים לעבד כמויות גדולות של נתונים. הבקרה האלקטרו-אופטית של הקיטוב שמספקת השיטה החדשה יכולה לספק את הבסיס לסוג חדש של התקנים פוטוניים משולבים. זה פותח הזדמנויות גדולות עבור ... >>

מקלדת Primium Seneca 05.05.2024

מקלדות הן חלק בלתי נפרד מעבודת המחשב היומיומית שלנו. עם זאת, אחת הבעיות העיקריות שעמן מתמודדים המשתמשים היא רעש, במיוחד במקרה של דגמי פרימיום. אבל עם מקלדת Seneca החדשה של Norbauer & Co, זה עשוי להשתנות. Seneca היא לא רק מקלדת, היא תוצאה של חמש שנים של עבודת פיתוח ליצירת המכשיר האידיאלי. כל היבט של מקלדת זו, ממאפיינים אקוסטיים ועד מאפיינים מכניים, נשקל ומאוזן בקפידה. אחד המאפיינים המרכזיים של Seneca הוא המייצבים השקטים שלה, הפותרים את בעיית הרעש המשותפת למקלדות רבות. בנוסף, המקלדת תומכת ברוחב מקשים שונים, מה שהופך אותה לנוחה לכל משתמש. למרות ש-Seneca עדיין לא זמין לרכישה, הוא מתוכנן לצאת בסוף הקיץ. Seneca של Norbauer & Co מייצגת סטנדרטים חדשים בעיצוב מקלדת. שֶׁלָה ... >>

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. ... >>

חדשות אקראיות מהארכיון

TI REF1933 - התייחסות למתח מוצא כפול 04.06.2015

Texas Instruments מציעה משפחה של הפניות מתח כפולות REF19xx למעצבי מכשור. המשפחה כוללת מקורות התייחסות למתח המספקים מתח במוצא הראשי של 2,5 V, 3,0 V, 3,3 V, 4,1 V, במוצא הנוסף המתח יהיה שווה למחצית המתח הראשי, 1,25 V, 1,5 V, 1,65 V, 2,05 וולט, בהתאמה. פתרון זה מאפשר לך להגדיר את המתח בכניסת ה-ADC בדיוק באמצע טווח הקלט שלו, אשר נדרש לעתים קרובות בעת מדידת אות דו קוטבי במכשירים עם מתח אספקה חד קוטבי. כדוגמה, REF1930 מספק מתח מוצא של 3,0V/1,5V ו-REF1933 3,3V/1,65V.

בין הפרמטרים העיקריים של משפחת REF19xx, יש לציין סחף קטן בטמפרטורה (25 ppm/°C), דיוק גבוה של ההגדרה הראשונית (0,1%) בשני הערוצים. מאפיין מבחין נוסף של הפתרון המוצע הוא אי-התאמת המתח המינימלית בטווח הטמפרטורות (6ppm/°C), מה שמבטיח התאמה מדויקת בין Vref ל-Vref/2 ללא קשר לטמפרטורה. במקרה זה, צריכת הזרם העצמית אינה עולה על 460 μA בכל טווח טמפרטורת ההפעלה. בנפרד, ראוי לציין ירידת מתח קטנה, שהיא רק 10 mV. זה מאפשר שימוש ב-ION במוצרים עם מתח אספקה נמוך, למשל במכשירי סוללה.

יציבות טובה לטווח ארוך יחד עם רמות רעש נמוכות הופכות את המכשירים הללו לאידיאליים ליישומים תעשייתיים מדויקים. בין האפליקציות בהן ניתן להשתמש במשפחה המוצגת ניתן למצוא: מערכות בקרה, ממירים, מערכות איסוף מידע, ציוד רפואי וכו'.

характеристики Основные:

שתי יציאות: VREF ו-VREF/2;
סחיפה של טמפרטורה נמוכה: 25 עמודים לדקה/ מעלות צלזיוס (מקסימום) מ-40 עד 125 מעלות צלזיוס;
דיוק הגדרה גבוה: +- 0.1%(מקסימום);
רמת רעש ברצועה 0,1...10 הרץ: 12 עמודים לדקה;
טווח מתח אספקה: Vout+0,2 V עד 5,5 V;
אי התאמה בטווח הטמפרטורות בין VREF ל-VBIAS:
6 ppm/°C (מקסימום) -40 עד 85°C;
7 ppm/°C (מקסימום) -40 עד 125°C;
חבילה קטנה: SOT23-5;
נפילת מתח נמוכה: 10mV;
זרם פלט: +-20mA;
צריכת זרם: 360 μA (טיפוס);
השפעת מתח כניסה: 3 ppm/V (טיפוס);
השפעת עומס זרם: 8 ppm/mA (טיפוס).

עוד חדשות מעניינות:

▪ התנגשות של פרוטונים מדומה

▪ שואב אבק רובוטי Anker Eufy X8 Pro

▪ רובוט צף לחקור הר געש לאחר התפרצות

▪ הנזק הקטלני של סיגריות אלקטרוניות

▪ ממיר מתח מטה TPS62350

עדכון חדשות של מדע וטכנולוגיה, אלקטרוניקה חדשה

חומרים מעניינים של הספרייה הטכנית החופשית:

▪ חלק של האתר ספק כוח. מבחר מאמרים

▪ מאמר גזע האדונים הוא גזע העבדים. ביטוי עממי

▪ מאמר שמו של איזה ציור רמברנדט הוא ההפך מכוונת האמן? תשובה מפורטת

▪ מאמר עבודת ערימות. הוראה סטנדרטית בנושא הגנת העבודה

▪ כתבה אנטנות של תחנת הרדיו UA1DJ. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

▪ מאמר יחידת בקרת ריתוך חצי אוטומטית. אנציקלופדיה של רדיו אלקטרוניקה והנדסת חשמל

השאר את תגובתך למאמר זה:

כל השפות של דף זה

בית | הספרייה | מאמרים | <font><font>מפת אתר</font></font> | ביקורות על האתר