|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
LABORATOIRE SCIENTIFIQUE POUR ENFANTS
Machine à mouvement perpétuel sur pergélisol. Laboratoire scientifique pour enfants
Annuaire / Laboratoire scientifique pour enfants L'avion survole la taïga. D'une hauteur de dix kilomètres, les lits des rivières, rivières et ruisseaux traversant la forêt sont bien visibles. Nous volons pendant une heure ou deux - et tout cela est la Yakoutie, spacieuse et riche : or, fourrures, diamants. Et aussi... le gel ! Après tout, si l’on y réfléchit, le froid peut aussi être une richesse. Cependant, cette pensée ne m'appartient pas, mais à la personne que je devais rencontrer à Yakutsk. ...Lev Ivanovitch Faiko m'a accueilli à l'aéroport. C'est un glaciologue qui étudie la glace naturelle, sa structure, son origine et ses propriétés physiques. Fayko n'est pas venu tout de suite à son rare métier. Enfant, il s'intéressait à l'aviation sportive, volant sur des planeurs de sport faits maison ; était un photographe professionnel - correspondant de TASS, a parcouru toute la Yakoutie à dos de renne avec un appareil photo à la main. Et il a également inventé : une conception améliorée d'une yourte pliable de Yakoute, un poêle-samovar économique pour les bergers, les éleveurs de rennes et les géologues, qui génère en même temps de l'électricité pour alimenter une radio ou un talkie-walkie... Sur la pompe qu'il a fabriquée , qui pompait l'eau de la Léna et l'acheminait vers la berge haute, les habitants des environs venaient de loin pour voir : était-ce une machine à mouvement perpétuel ? La pompe ne nécessitait pas d'énergie, elle était entraînée par le débit de l'eau. Lev Ivanovitch a accompli beaucoup de choses dans sa vie : il a combattu pendant la Grande Guerre Patriotique, a obtenu son diplôme universitaire, est devenu candidat aux sciences géographiques... Seule une personne ayant des intérêts et des connaissances divers peut voir ce que les autres regardent et ne voient pas. Eh bien, qui a été intrigué par les lacs qui ne gèlent pas sur le pergélisol ? Et il fut surpris, pensif et sentit que derrière ce petit secret de la nature se cachaient des opportunités sans précédent pour... l'énergie ! Tout a commencé par la recherche d'une réponse à une question simple du quotidien : pourquoi la glace des lacs de Yakoutie gèle-t-elle en hiver pendant 210 jours, mais fond en seulement 30 jours au printemps ? Vous pourriez dire : qu’est-ce qui ne va pas ? Réfléchissons ensemble. Le pergélisol lie les terres de Yakoutie à une profondeur de 1500 19 mètres et ne va pas fondre. Mais les réservoirs ne se comportent pas selon les règles. Par exemple, la température annuelle moyenne de l’air dans les régions polaires est de moins XNUMX°C et la température de l’eau est d’environ zéro. Il y a bien sûr des jours avec des températures de l'air supérieures à zéro, mais en moyenne pour l'année, elles sont négatives. Cependant, l'océan Arctique, malgré son nom, ne gèle pas de plus en plus profondément chaque année. L’excès de glace fond régulièrement sous l’effet de la chaleur de l’air extérieur. Un air en moyenne plus froid que la glace elle-même... Mais cela contredit la deuxième loi de la thermodynamique, qui est basée sur le postulat de Clausius : LA CHALEUR NE PEUT PAS SE TRANSFÉRER D'ELLE-MÊME D'UN CORPS MOINS CHAUFFÉ À UN CORPS PLUS CHAUFFÉ. Au XIXe siècle déjà, Rudolf Clausius formulait cette vérité quotidienne indiscutable, sur laquelle repose aujourd'hui l'édifice harmonieux de la science moderne. Qui penserait à chauffer l’eau d’une bouilloire sur un morceau de glace ? La futilité de cette idée est évidente pour tout le monde. Mais voici le piège. Même si nous considérons la glace comme froide, elle contient beaucoup d’énergie. Après tout, par rapport au zéro absolu, il fait 273° C de plus ! Chacune de ses molécules possède de l'énergie et l'échange constamment avec d'autres molécules. Alors pourquoi les molécules de glace ne devraient-elles pas céder une partie de leur énergie à l’eau de la théière ? Laissez la glace refroidir encore plus et l'eau se réchauffer ! En un mot, l’expérience est l’expérience, mais le postulat de Clausius n’a aucune preuve théorique ! Et à un moment donné, le brillant physicien anglais Maxwell a inventé en plaisantant une sorte de « démon » qui s'occupait de trier les molécules - les « chaudes », à grande vitesse, envoyées dans une direction, les « froides » - dans l'autre. Et un tel « démon » ferait certainement bouillir la bouilloire sur la glace ! L'absence de preuve du postulat de Clausius a fourni une faille à de nombreux inventeurs obsédés par l'idée de créer une machine à mouvement perpétuel du deuxième type - un dispositif qui extrairait sans aucun coût l'énergie du mouvement chaotique des molécules environnementales. Mais le fait est que l'énergie utile ne peut être obtenue qu'à partir de différences de température ou de pression, de hauteurs... Ce n'est pas la chaleur elle-même qui produit du travail, mais seulement la différence entre le chaud et le froid. Un moteur à combustion interne fonctionne parce que la différence de pression entre l’intérieur du cylindre et l’extérieur pousse le piston. Une ampoule électrique s’allume parce qu’on lui applique une différence de potentiel. Dans les centrales hydroélectriques, ce n’est pas la hauteur de l’eau au-dessus du niveau de la mer qui produit l’ouvrage, mais la différence de niveaux en haut et en bas du barrage. Une machine à mouvement perpétuel est donc impossible. C'est dommage. Maintenant, s’il y avait vraiment quelque chose comme le démon de Maxwell… Vous vous souvenez de la façon dont vous vous précipitiez dans les couloirs pendant la récréation lorsque vous étiez en première année ? Énergie - plus que suffisant ! Quelque chose comme le mouvement thermique chaotique des molécules. Le réalisateur a probablement grogné : « Votre énergie devrait faire tourner une dynamo ! Et quoi? Le rôle du démon de Maxwell pourrait être joué par un tourniquet rotatif dans la porte, comme ceux installés dans les magasins. La cloche sonnait pour la récréation et les élèves de première année sortaient en courant de la classe et tournaient le tourniquet. Et il est connecté à une dynamo - un travail utile est donc effectué ! Alors Faiko, réfléchissant au comportement étrange du gel des plans d'eau naturels, y a trouvé un « tourniquet » similaire interdit par la physique classique. Une telle vanne thermique unidirectionnelle dans la nature est de la glace flottante ordinaire ! La quantité de chaleur reçue par la fonte des glaces sur le lac pendant le court printemps de Yakut et la chaleur dégagée pendant le long hiver froid sont exactement les mêmes. Mais le fait est que l’eau gèle sur la surface inférieure de la glace et fond sur la surface supérieure. De plus, lorsque l’eau gèle, cela signifie qu’elle dégage de la chaleur. Et cette chaleur est difficile à évaporer à travers la couche de glace, car sa conductivité thermique est faible. La chaleur quitte le réservoir d'hiver très lentement et la couverture de glace gèle tout aussi lentement. Mais au printemps, c’est une tout autre affaire. Sous les rayons du soleil, la couche supérieure de glace fond rapidement et l'eau de fonte, ayant absorbé ce qu'on appelle la chaleur de fusion, la transporte dans le réservoir. De cette façon, l’eau restitue très rapidement la chaleur perdue pendant le long hiver. Et le processus inverse est des dizaines, voire des centaines de fois plus rapide. Il s'avère que la glace transfère la chaleur de manière inégale dans deux directions : de haut en bas - beaucoup plus rapidement que de bas en haut. C'est le même « démon » qui crée habilement une différence de température. Et il s’avère que la chaleur semble se déplacer d’un corps plus froid vers un corps plus chaud. Mais qu’en est-il du postulat de Clausius ? Cela signifie-t-il que ce n’est pas si vrai et qu’une machine à mouvement perpétuel est possible ? Le Conseil scientifique, auquel Faiko a fait part de sa découverte, l'a d'abord accusé d'attaquer les fondements de la thermodynamique. Mais Lev Ivanovitch a sauvé l'autorité de Clausius : le transfert de chaleur interdit par le postulat ne se produit pas tout seul, mais à l'aide de la gravité et de l'énergie solaire. Cette gravité fait flotter la glace, moins dense que l’eau. (Au fait, pourquoi est-il moins dense alors que toutes les autres substances se compriment lorsqu'elles sont refroidies ? Il n'y a toujours pas d'explication satisfaisante.) Et puis un volume est libéré dans lequel l'eau de fonte peut s'écouler. Mais cela est impossible dans les couches de la terre - et ici vous avez un pergélisol de mille mètres ! Passons maintenant à l'énergie terrestre. Ne trouvant pas dans la nature des processus naturels susceptibles de créer les différences de température, de pression et d'altitude nécessaires à la production d'énergie, les hommes ont commencé à les créer eux-mêmes : brûlant des forêts, creusant la terre à la recherche de combustibles fossiles, construisant d'immenses réservoirs et barrages sur les rivières et envahissant les forêts. le monde dangereux de l’atome. .. - Oui, voici un processus naturel non linéaire gratuit qui peut être une source d'énergie éternelle ! - dit un scientifique de Yakoutie. Le gel des plans d’eau naturels génère des différences de température faciles à transformer en travail. Et des réserves de chaleur encore plus importantes sont cachées dans les transformations de phase de l’eau. Fayko a calculé que la chaleur latente libérée lorsque l'eau gèle est égale à l'énergie qui peut être obtenue en libérant la même quantité d'eau d'un barrage de deux kilomètres. Cela vaut-il donc la peine de construire des barrages alors que l’on peut utiliser avec succès et à moindre coût d’énormes réserves de chaleur gaspillée ? La construction de la plus grande centrale hydroélectrique de Nijne-Lena en Yakoutie, d'une capacité de 22 millions de kilowatts, est prévue depuis longtemps. Mais selon les calculs de Faiko, 400 fois plus d’énergie peut être obtenue à partir de la seule surface de son réservoir lorsqu’elle est gelée. Une grande partie est désormais produite partout dans le monde ! Cependant, vous n'avez même pas besoin d'un réservoir pour cela : la superficie des réservoirs de congélation naturels peut couvrir 1000 fois les besoins de l'humanité ! Et l’écologie de notre planète n’en bénéficiera que. Il ne reste plus qu’à trouver comment extraire cette énergie. Mais la technologie moderne est déjà prête pour cela. Rappelons une pompe à chaleur - un réfrigérateur à compresseur "à l'envers". Le liquide bouillant dans l'évaporateur à une température proche de zéro se transforme en vapeur, entre dans le compresseur sous pression, pousse les pistons et fonctionne... Ainsi, les propriétés anormales de l'eau nous ouvrent une source d'énergie inestimable, respectueuse de l'environnement et inépuisable. Une substance très étrange et irrégulière, cette eau ordinaire ! Auteur : N. Konopleva
▪ Derrière la poupe, dans le courant mousseux ▪ Un peu de soleil dans un seau d'eau ▪ Pourquoi le ciel est-il bleu?
Machine pour éclaircir les fleurs dans les jardins
02.05.2024 Microscope infrarouge avancé
02.05.2024 Piège à air pour insectes
01.05.2024
▪ EiceDRIVER X3 - une famille de pilotes de grille isolés analogiques et numériques ▪ Les matériaux XNUMXD changent de forme et stockent de l'énergie ▪ Une chambre de la taille d'un grain de sel
▪ section du site Et puis un inventeur (TRIZ) est apparu. Sélection d'articles ▪ article Courtisan rusé. Expression populaire ▪ article sur la banane. Légendes, culture, méthodes d'application ▪ article proverbes et dictons gagaouzes. Grand choix
Page principale | bibliothèque | Articles | Plan du site | Avis sur le site
www.diagramme.com.ua |
Nous recommandons des articles intéressants section 
Voir d'autres articles section 
Dernières nouvelles de la science et de la technologie, nouvelle électronique :
Toutes les langues de cette page