Calore dal nulla. Disegno, descrizione

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Calore dal nulla. Laboratorio di scienze per bambini

Laboratorio di scienze per bambini

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...Questo esperimento di un americano di nome Griggs, messo in scena quasi 10 anni fa, è già diventato un libro di testo. Il fisico ha fatto passare un flusso d'acqua attraverso un disco rotante con fori. Passando attraverso di loro, l'acqua si è riscaldata. Sembrerebbe che avvenga la trasformazione più comune dell'energia meccanica del motore della pompa in calore. Ma si è scoperto che è stato rilasciato 1,6 volte più calore rispetto all'elettricità fornita al motore. Da dove viene l'energia in eccesso? Ci sono molte ipotesi. Ecco, per esempio, uno.

Quando il flusso viene interrotto, nell'acqua si formano numerose bolle. Essendo esistiti per millesimi di secondo, iniziano a restringersi e collassare, a scomparire. Questo fenomeno è chiamato cavitazione.

Questo processo non è semplice. Se il diametro della bolla viene ridotto, ad esempio, della metà, il volume è otto volte. La velocità di movimento delle sue pareti l'una verso l'altra aumenta altrettanto rapidamente. Teoricamente, il tasso di compressione di una bolla assolutamente vuota può raggiungere la velocità della luce. È vero, di solito contiene aria e vapore acqueo, che possono limitare il tasso di compressione a centinaia di metri al secondo. L'energia in questo caso viene spesa per comprimere tutto il gas nella bolla. Ma può succedere diversamente.

Come il fisico L.V. Larionov, non appena le pareti della bolla svilupperanno una velocità supersonica, e su di esse, come sul muso di un proiettile, apparirà un'onda d'urto molto sottile, che si muoverà ancora più velocemente. Quindi il tasso di collasso può essere molto più alto.

L'inizio della cavitazione è stato filmato e studiato in dettaglio. Ma con un diametro di 0,001 mm o meno, la bolla di cavitazione non può più essere osservata, è possibile scoprire cosa sta accadendo in essa solo da dati indiretti.

È noto, ad esempio, che la cavitazione è in grado di distruggere qualsiasi materiale. Ciò suggerisce che si devono ottenere pressioni molto elevate alla fine del collasso della bolla. Gli scienziati stimano i suoi valori da 12mila a 450mila atmosfere. E a tali pressioni, i gusci elettronici degli atomi e persino dei nuclei possono collassare.

Sembrerebbe che questi processi portino alla comparsa di ulteriore energia termica. Ma... Praticamente tutte le reazioni nucleari si fanno sentire da forti radiazioni gamma. Ma non si osserva ... Allora da dove viene l'energia "extra"?

Sin dai tempi antichi, gli scienziati hanno creduto che negli spazi tra gli atomi non ci fosse un vuoto assoluto, ma un mezzo solitamente non osservabile: apeiron, o l'etere mondiale. Ora si chiama "vuoto fisico". Coloro che vogliono conoscere più in dettaglio la questione, facciamo riferimento al libro di I.L. Gerlovin "Fondamenti di una teoria unificata delle interazioni nella materia", Mosca, 1990. Dalla teoria risulta che il vuoto fisico contiene 1045 particelle virtuali per metro cubo, ma quasi nessuna viscosità e, quindi, non si osservano a velocità ordinarie. Ma ad alte velocità, e anche in un volume chiuso di una bolla compressa da tutti i lati, la sua energia può essere rilasciata sotto forma di quanti di luce. Se solo un atomo su cinquecento emette un tale quanto, allora questo sarà sufficiente per la comparsa del calore in eccesso osservato nell'esperimento.

Il liquido in cui si verifica la cavitazione si illumina, il che significa che questi quanti esistono davvero. Questo bagliore è chiamato sonoluminescenza. Scoperto nel 1933, non ha trovato una spiegazione nell'ambito della scienza classica.

Ma passiamo dalla teoria alla pratica. Ci sono molti modi per ottenere la cavitazione. Ad esempio, negli inalatori medici - dispositivi per ottenere farmaci liquidi finemente spruzzati, viene creato utilizzando gli ultrasuoni. Ma l'efficienza del generatore di ultrasuoni elettronico qui utilizzato è così ridotta che il guadagno di energia che ne deriva è praticamente impercettibile.

Per ottenere calore aggiuntivo, viene spesso utilizzata energia meccanica. Una delle installazioni più potenti per questo scopo è stata creata dall'inventore di Omsk V.F. Kladov. Ha proposto una pompa centrifuga, che durante il suo funzionamento crea un flusso intermittente di liquido e, lavorando con l'acqua, ha ricevuto un duplice guadagno di energia. Esperto Kladov e altri liquidi. Il fluoruro di silicio, ad esempio, ha dato un guadagno di dieci volte. Altri scienziati, al contrario, non l'hanno trovato con le misurazioni più attente.

Ti suggeriamo di ripetere l'installazione di L. Larionov. Consiste in un'unità di pompaggio convenzionale utilizzata per fornire acqua ai piani superiori delle case. Howl ha preso un'unità standard con un motore da 4 kW. Ad esso è collegato un circuito chiuso di un tubo dell'acqua, nel quale viene inserito un ugello di cavitazione e vengono aggiunti alcuni altri elementi.

Quando si opera con acqua ordinaria, ogni chilowattora di elettricità prelevata dalla pompa dalla rete ha fornito 1,5 kW / h di calore. Questo effetto può essere ottenuto da un climatizzatore domestico funzionante in modalità pompa di calore. Ma costa almeno $ 4000. Una pompa dell'acqua è quasi cento volte più economica.

La parte principale dell'installazione è l'ugello. Come puoi vedere nella figura, prima si restringe e poi gradualmente si espande.

Calore dal nulla
Dispositivo generatore di calore: 1 - gruppo di pompaggio; 2 e 4 - manometri; 3 - ugello; 5 - regolatore di pressione statica; 6 - valvola a farfalla; 7 - profilo dell'ugello (dal lavoro di scienziati tedeschi)

Passando attraverso la parte convergente, il flusso, secondo la legge di Bernoulli, aumenta la sua velocità e la pressione in esso diminuisce così tanto da diventare uguale alla pressione del vapore acqueo saturo. Quando l'acqua bolle, forma molte bolle piene di vapore. Successivamente, il flusso entra nella parte in espansione dell'ugello. Qui la sua velocità diminuisce e la pressione viene ripristinata e le bolle iniziano a collassare. Questo processo è completato dopo l'uscita dall'ugello ed è accompagnato da sonoluminescenza. Nell'esperimento è facile osservarlo attraverso un'apposita finestra nel tubo. Puoi vedere qualcosa di simile alla torcia di una torcia per saldatura.

L'aggiunta di sale da cucina all'acqua migliora questo bagliore. Allo stesso tempo, anche la dissipazione del calore aumenta in modo significativo. Come dimostrano studi stranieri, il massimo miglioramento si ottiene quando circa 120 g di sale vengono sciolti in un litro d'acqua.

L'efficienza dell'impianto dipende fortemente dalla forma dell'ugello. Quando l'angolo della parte svasata è troppo grande, può verificarsi un forte aumento della resistenza e l'efficienza diminuirà.

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