Bibliothèque technique gratuite LABORATOIRE SCIENTIFIQUE POUR ENFANTS
Chaleur venue de nulle part. Laboratoire scientifique pour enfants Annuaire / Laboratoire scientifique pour enfants ...Cette expérience menée il y a près de 10 ans par l'Américain Griggs est déjà devenue un exemple d'école. Le physicien a fait passer un jet d’eau à travers un disque rotatif percé de trous. Après les avoir traversés, l'eau s'est réchauffée. Il semblerait que la conversion la plus courante de l'énergie mécanique du moteur de la pompe en chaleur se produise. Mais il s’est avéré que la chaleur générée était 1,6 fois supérieure à la quantité d’électricité fournie au moteur. D’où vient l’excès d’énergie ? Il existe de nombreuses hypothèses. En voici par exemple un. Lorsque le débit est interrompu, de nombreuses bulles se forment dans l'eau. Ayant existé pendant des millièmes de seconde, ils commencent à rétrécir et à s'effondrer, disparaissant. Ce phénomène est appelé cavitation. Ce processus n'est pas facile. Si le diamètre de la bulle diminue, par exemple, de moitié, alors le volume diminuera de huit fois. La vitesse de déplacement de ses murs les uns vers les autres augmente également rapidement. Théoriquement, la vitesse de compression d’une bulle complètement vide peut atteindre la vitesse de la lumière. Certes, il contient généralement de l'air et de la vapeur d'eau, ce qui peut limiter la vitesse de compression à des centaines de mètres par seconde. Dans ce cas, l’énergie est dépensée pour comprimer tout le gaz contenu dans la bulle. Mais cela peut se passer différemment. Comme l'a montré le physicien L.V. Larionov, dès que les parois de la bulle développent une vitesse supersonique, une très fine onde de choc apparaîtra sur elles, comme sur le nez d'un projectile, se déplaçant encore plus vite. La vitesse d’effondrement pourrait alors être considérablement plus grande. Le début de la cavitation a été filmé et étudié en détail. Mais avec un diamètre de 0,001 mm ou moins, la bulle de cavitation ne peut plus être observée, il n'est possible de savoir ce qui s'y passe que par des données indirectes. On sait par exemple que la cavitation peut détruire n’importe quel matériau. Cela suggère qu’à la fin de l’effondrement des bulles, des pressions très élevées devraient être obtenues. Les scientifiques estiment ses valeurs entre 12 450 et XNUMX XNUMX atmosphères. Et à de telles pressions, les couches électroniques des atomes et même des noyaux peuvent être détruites. Il semblerait que ces processus conduisent à l'apparition d'énergie thermique supplémentaire. Mais... Presque toutes les réactions nucléaires se font sentir par un fort rayonnement gamma. Mais cela n’est pas observé… Alors d’où vient l’énergie « supplémentaire » ? Depuis l'Antiquité, les scientifiques croient que dans les espaces entre les atomes, il n'y a pas de vide absolu, mais un certain milieu généralement inobservable - l'apeiron, ou l'éther du monde. On parle désormais de « vide physique ». Ceux qui souhaitent se familiariser avec la question plus en détail peuvent se référer au livre de I.L. Gerlovin « Fondements d'une théorie unifiée des interactions dans la matière », Moscou, 1990. De la théorie, il s'ensuit qu'un vide physique contient 1045 particules virtuelles par mètre cube, mais n'a presque aucune viscosité et n'est donc pas observé à des vitesses normales. Mais à grande vitesse, et même dans le volume fermé d'une bulle, comprimée de toutes parts, son énergie peut être libérée sous forme de quanta de lumière. Si seulement un atome sur cinq cents libère un tel quantum, cela suffira alors à produire l’excès de chaleur observé dans l’expérience. Le liquide dans lequel se produit la cavitation brille, ce qui signifie que ces quanta existent réellement. Cette lueur est appelée sonoluminescence. Découvert en 1933, il ne pouvait être expliqué dans le cadre de la science classique. Mais passons de la théorie à la pratique. Il existe de nombreuses façons connues d'obtenir la cavitation. Par exemple, dans les inhalateurs médicaux - dispositifs permettant de produire des médicaments liquides finement pulvérisés, il est créé à l'aide d'ultrasons. Mais l’efficacité du générateur électronique d’ultrasons utilisé ici est si faible que le gain d’énergie qui en résulte est pratiquement imperceptible. Pour obtenir de la chaleur supplémentaire, l'énergie mécanique est souvent utilisée. L'une des installations les plus puissantes à cet effet a été créée par l'inventeur d'Omsk, V.F. Kladov. Il a proposé une pompe centrifuge qui, lors de son fonctionnement, crée un flux de liquide intermittent et, lorsqu'elle travaille avec de l'eau, il obtient un double gain d'énergie. Kladov a également testé d'autres liquides. Le fluorure de silicium, par exemple, a donné un gain dix fois supérieur. D’autres scientifiques, au contraire, ne l’ont pas trouvé avec les mesures les plus minutieuses. Nous vous proposons de répéter l'installation de L. Larionov. Il s’agit d’une unité de pompage conventionnelle utilisée pour alimenter en eau les étages supérieurs des maisons. Une unité standard avec un moteur de 4 kW a été prise. Une boucle fermée d'une conduite d'eau y est connectée, dans laquelle une buse de cavitation est insérée et quelques autres éléments sont ajoutés. En fonctionnant avec de l'eau ordinaire, chaque kilowattheure d'électricité prélevé par la pompe sur le réseau produisait 1,5 kW/h de chaleur. Cet effet peut être obtenu à partir d’un climatiseur domestique fonctionnant en mode pompe à chaleur. Mais cela coûte au moins 4000 XNUMX dollars. Une pompe à eau coûte presque cent fois moins cher. La partie principale de l'installation est la buse. Comme vous pouvez le voir sur la figure, il se rétrécit d'abord puis s'étend progressivement.
En passant par la partie effilée, le flux, selon la loi de Bernoulli, augmente sa vitesse et la pression y diminue tellement qu'elle devient égale à la pression de la vapeur d'eau saturée. En même temps, l'eau bout et de nombreuses bulles remplies de vapeur s'y forment. Ensuite, le flux pénètre dans la partie divergente de la buse. Ici, sa vitesse diminue, la pression est rétablie et les bulles commencent à s'effondrer. Ce processus s'achève après la sortie de la buse et s'accompagne d'une sonoluminescence. Dans l'expérience, il est facile d'observer à travers une fenêtre spéciale dans le tuyau. Vous pouvez voir quelque chose de similaire à une torche de soudage. L'ajout de sel de table à l'eau améliore cet éclat. Dans le même temps, la production de chaleur augmente considérablement. Comme le montrent des études étrangères, l'amélioration la plus importante est obtenue lorsqu'environ 120 g de sel sont dissous dans un litre d'eau. L'efficacité de l'installation dépend fortement de la forme de la buse. Lorsque l'angle de la partie évasée est trop grand, une augmentation soudaine de la résistance peut se produire et l'efficacité diminuera. Nous recommandons des articles intéressants section Laboratoire scientifique pour enfants: Voir d'autres articles section Laboratoire scientifique pour enfants. Lire et écrire utile commentaires sur cet article. Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique : Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
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