|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
DZIECIĘCE LABORATORIUM NAUKOWE
Perpetum mobile na wiecznej zmarzlinie. Laboratorium naukowe dla dzieci
Katalog / Laboratorium Naukowe dla Dzieci Samolot leci nad tajgą. Z wysokości dziesięciu kilometrów wyraźnie widać kanały rzek, potoków i potoków przecinających las. Lecimy godzinę lub dwie - a wszystko to Jakucja, przestronna i bogata: w złoto, futra, diamenty. A także ... mróz! W końcu, jeśli się nad tym zastanowić, zimno może być również bogactwem. Jednak ten pomysł nie należy do mnie, tylko do osoby, na spotkanie z którą poleciałam do Jakucka. ... Lew Iwanowicz Fajko spotkał mnie na lotnisku. Jest glacjologiem, badającym naturalny lód, jego strukturę, pochodzenie i właściwości fizyczne. Fayko nie od razu przyszedł do swojego rzadkiego zawodu. Jako chłopiec lubił lotnictwo sportowe, latał domowymi szybowcami sportowymi; był zawodowym fotografem - korespondentem TASS, podróżował po całej Jakucji na reniferach z aparatem w ręku. A jednak – wymyślił: udoskonaloną konstrukcję składanej jakuckiej jurty, ekonomicznego piecyka-samowara dla pasterzy reniferów i geologów, który jednocześnie generuje prąd do zasilania radia lub walkie-talkie… Na pompie zrobił to wypompował wodę z Leny i dostarczył ją na wysoki brzeg, z daleka okoliczni mieszkańcy przyjechali zobaczyć: czy to naprawdę perpetuum mobile? Pompa nie wymagała energii, była wprawiana w ruch przez przepływ wody. Lew Iwanowicz wiele zarządzał w swoim życiu: walczył w Wielkiej Wojnie Ojczyźnianej, ukończył instytut, został kandydatem nauk geograficznych ... Tylko osoba o zróżnicowanych zainteresowaniach i wiedzy może zobaczyć to, na co inni patrzą, a czego nie widzą. Cóż, kogo zdziwiły niezamarzające jeziora na wiecznej zmarzlinie? I zdziwił się, zamyślił i poczuł, że ta mała tajemnica natury kryje w sobie niespotykane dotąd możliwości dla… energii! Wszystko zaczęło się od poszukiwania odpowiedzi na proste, codzienne pytanie: dlaczego lód na jeziorach Jakucji zamarza zimą na 210 dni, a topnieje w zaledwie 30 wiosennych dni? Można powiedzieć: co w tym złego? Pomyślmy razem. Wieczna zmarzlina spętała ziemie Jakucji do głębokości 1500 metrów i nie zamierza się topić. Ale zbiorniki nie zachowują się zgodnie z zasadami. Na przykład średnia roczna temperatura powietrza w regionach polarnych wynosi minus 19 ° C, a woda około zera. Są oczywiście dni z dodatnią temperaturą powietrza, ale średnio w roku jest ona ujemna. Jednak Ocean Arktyczny, wbrew swojej nazwie, nie zamarza z roku na rok coraz głębiej. Nadmiar lodu regularnie topi się pod wpływem ciepła powietrza zewnętrznego. Powietrze średnio zimniejsze niż sam lód ... Jest to jednak sprzeczne z Drugą Zasadą Termodynamiki, która opiera się na założeniu Clausiusa: CIEPŁO NIE MOŻE SAMODZIELNIE PRZENOSIĆ SIĘ Z CIAŁA MNIEJ GORĄCEGO DO CIERPLIWEGO. Już w XIX wieku Rudolf Clausius sformułował tę niepodważalną światową prawdę, na której opiera się obecnie harmonijna budowa współczesnej nauki. Kto by pomyślał o podgrzaniu wody w czajniku na kawałku lodu. Daremność tego pomysłu jest oczywista dla wszystkich. Ale tu jest haczyk. Chociaż myślimy o lodzie jako zimnym, zawiera on sporo energii. W końcu w porównaniu do zera absolutnego jest o 273°C cieplej! Każda z jego cząsteczek ma energię i stale wymienia ją z innymi cząsteczkami. Dlaczego więc cząsteczki lodu nie oddają części swojej energii wodzie w czajniku? Niech lód ostygnie jeszcze bardziej, a woda się rozgrzeje! Jednym słowem doświadczenie to doświadczenie, ale postulat Clausiusa nie ma teoretycznego dowodu! Pewnego razu genialny angielski fizyk Maxwell żartobliwie wymyślił coś w rodzaju „demona”, który sortował cząsteczki - „gorące”, z dużą prędkością, wysyłane w jednym kierunku, „zimne” w drugim. A taki „demon” na pewno sprawi, że czajnik zagotuje się na lodzie! Brak dowodu na postulat Clausiusa stanowił lukę dla wielu wynalazców opętanych ideą stworzenia perpetuum mobile drugiego rodzaju – urządzenia, które bez żadnych kosztów wydobywałoby energię z chaotycznego ruchu cząsteczek otoczenia . Ale faktem jest, że użyteczną energię można uzyskać tylko z różnicy temperatur lub ciśnień, wysokości ... Praca nie jest wykonywana przez samo ciepło, ale tylko przez różnicę między ciepłem a zimnem. Silnik spalinowy działa, ponieważ różnica ciśnień wewnątrz i na zewnątrz cylindra popycha tłok. Żarówka elektryczna zapala się, gdy przyłożona jest do niej różnica potencjałów. W elektrowniach wodnych to nie wysokość wody nad poziomem morza działa, ale różnica poziomów na górze i na dole tamy. Więc perpetuum mobile jest niemożliwe. Szkoda. A teraz, gdyby naprawdę istniało coś takiego jak demon Maxwella... Pamiętacie, jak jako pierwszoklasiści pędziliście korytarzem na przerwie? Energia - aż nadto! Coś jak chaotyczny ruch termiczny cząsteczek. Reżyser prawdopodobnie narzekał: „Twoja energia obróciłaby dynamo!” I co? Rolę demona Maxwella mógłby pełnić kołowrót obracający się w drzwiach, podobny do tych, jakie stawia się w sklepach. Zadzwonił dzwonek na przerwę - a pierwszoklasiści, wybiegając z klasy, obracali kołowrót. I jest podłączony do dynama - to pożyteczna praca! Tak więc Faiko, zastanawiając się nad dziwnym zachowaniem zamarzających naturalnych zbiorników, znalazł w nich podobny „kołowrót” zabroniony przez fizykę klasyczną. Taki jednokierunkowy zawór termiczny z natury to zwykły pływający lód! Ilość ciepła odbieranego podczas topnienia lodu na jeziorze podczas krótkiej jakuckiej wiosny i ciepła wydzielanego podczas długiej mroźnej zimy są dokładnie takie same. Ale faktem jest, że zamarzanie wody następuje na dolnej powierzchni lodu, a topnienie na górnej. A kiedy woda zamarza, oznacza to, że oddaje ciepło. Ciepło to ma trudności z ucieczką przez warstwę lodu, ponieważ jego przewodność cieplna jest niska. Ciepło opuszcza staw zimowy bardzo powoli, a zamarzanie pokrywy lodowej jest równie powolne. Ale na wiosnę - zupełnie inna sprawa. Pod wpływem promieni słonecznych górna warstwa lodu szybko topi się, a woda z topnienia, która zasymilowała tzw. ciepło topnienia, przenosi ją do zbiornika. W ten sposób ciepło utracone podczas długiej zimy bardzo szybko wraca do wody. Proces odwrotny przebiega dziesiątki i setki razy szybciej. Okazuje się, że lód przenosi ciepło nierówno w dwóch kierunkach: z góry na dół - znacznie szybciej niż z dołu na górę. To ten sam „demon”, który umiejętnie tworzy różnicę temperatur. I okazuje się, że ciepło niejako przechodzi z zimniejszego ciała do gorętszego. Ale co z postulatem Clausiusa? Więc to nie jest takie prawdziwe, a perpetuum mobile jest możliwe? Rada Naukowa, której Faiko doniósł o swoim odkryciu, początkowo oskarżyła go o naruszanie podstaw termodynamiki. Ale Lew Iwanowicz uratował autorytet Clausiusa: przenoszenie ciepła zabronione przez postulat nie zachodzi samo z siebie, ale za pomocą ziemskiej grawitacji i energii słonecznej. Ta grawitacja powoduje, że lód, który jest mniej gęsty niż woda, unosi się na powierzchni. (Nawiasem mówiąc, dlaczego jest mniej gęsty, gdy wszystkie inne substancje kurczą się podczas chłodzenia? Nadal nie ma zadowalającego wyjaśnienia.) Następnie uwalniana jest objętość, w której może płynąć stopiona woda. Ale jest to niemożliwe w warstwach ziemi - a tutaj masz tysiącmetrową wieczną zmarzlinę! Przejdźmy teraz do energii Ziemi. Nie znajdując w przyrodzie naturalnych procesów, które mogłyby wytworzyć niezbędne do wytwarzania energii różnice temperatur, ciśnień i wysokości, ludzie zaczęli je tworzyć sami: wypalać lasy, kopać ziemię w poszukiwaniu paliw kopalnych, budować ogromne zbiorniki i tamy na rzekach, najeżdżać niebezpieczny świat atomu... - Tak, oto darmowy nieliniowy naturalny proces, który może być wiecznym źródłem energii! - mówi naukowiec z Jakucji. Zamarzające naturalne zbiorniki zapewniają spadki temperatury, które łatwo zamienić w pracę. A jeszcze większe rezerwy ciepła kryją się w przemianach fazowych wody. Fico obliczył, że utajone ciepło uwalniane podczas zamarzania wody jest równe energii, którą można uzyskać, zrzucając taką samą ilość wody z dwukilometrowej tamy. Czy warto więc budować tamy, skoro można z powodzeniem i niedrogo wykorzystać ogromne rezerwy ciepła, które marnuje się na próżno? Od dawna planowano zbudować w Jakucji największą elektrownię wodną Nizhne-Lenskaya o mocy 22 milionów kilowatów. Ale według obliczeń Faiko tylko z powierzchni jego zbiornika podczas zamrażania można uzyskać 400 razy więcej energii. Tak wiele z nich jest obecnie produkowanych na całym świecie! Jednak zbiorniki wodne też nie są do tego potrzebne: obszar naturalnych zbiorników zamarzających może pokryć potrzeby ludzkości 1000 razy! A ekologia naszej planety tylko na tym skorzysta. Pozostaje dowiedzieć się, jak wydobyć tę energię. Ale nowoczesna technologia jest już na to gotowa. Przypomnijmy sobie pompę ciepła – lodówkę kompresorową „wręcz przeciwnie”. Ciecz wrząca w parowniku w temperaturze około zera zamienia się w parę, wchodzi pod ciśnieniem do sprężarki, popycha tłoki i działa... W ten sposób anomalne właściwości wody oferują nam nieocenione, przyjazne dla środowiska i niewyczerpane źródło energii. Bardzo dziwna, niewłaściwa substancja, ta zwykła woda! Autor: N. Konoplev
▪ Ładunek statyczny na poruszającym się obiekcie ▪ Mikroskop ze wskaźnikiem laserowym
Nowy sposób kontrolowania i manipulowania sygnałami optycznymi
05.05.2024 Klawiatura Primium Seneca
05.05.2024 Otwarto najwyższe obserwatorium astronomiczne na świecie
04.05.2024
▪ Nowa seria przekaźników CKR Crydom ▪ Nowy format multimedialny DataPlay ▪ Przyczyna dzwonienia w uszach ▪ Jednoukładowy procesor multimediów PNX1700
▪ sekcja serwisu Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki. Wybór artykułów ▪ artykuł Drugi najstarszy zawód. Popularne wyrażenie ▪ artykuł Jak gęsta jest Mgławica Oriona? Szczegółowa odpowiedź ▪ artykuł Nadwozie. Opis pracy ▪ artykuł Automatyka jonizatora powietrza. Encyklopedia elektroniki radiowej i elektrotechniki
Strona główna | biblioteka | Artykuły | Mapa stony | Recenzje witryn
www.diagram.com.ua |
Polecamy ciekawe artykuły Sekcja 
Zobacz inne artykuły Sekcja 
Najnowsze wiadomości o nauce i technologii, nowa elektronika:
Wszystkie języki tej strony