Текст книги "Юный техник, 2007 № 06"
Автор книги: Юный техник Журнал
Жанры:
Технические науки
,сообщить о нарушении
Текущая страница: 5 (всего у книги 5 страниц)
ФИЗИЧЕСКИЙ ЭКСПЕРИМЕНТ
Чудо в стакане воды
Укрепите в пустом пластиковом флаконе от шампуня пару углей, налейте в него кипяченой воды, бросьте щепотку соли и подайте на угли постоянный ток. Между ними вспыхнет ослепительно яркая электрическая дуга, а вверх побегут пузырьки газа. Если вы сумеете измерить объем выделяющегося газа, то окажется, что он в 4 раза выше, чем должно быть по законам электролиза. А если бы удалось еще провести химический анализ газа, то оказалось бы, что в нем присутствуют элементы, которых нет в воде.
Мы описали опыт, который поставил в 2003 г. французский ученый Жан-Луис Надин. Он точно замерил тогда объем выделяющегося газа и сделал его химический анализ.
Всего в эксперименте за час выделялось 180 л газа – 80 л водорода и 85 л окиси углерода. А оставшиеся 15 л составили кислород, метан, ацетилен, азот и углекислый газ.
В воде вспыхнула яркая электрическая дуга.
Водород – это логично – получался за счет разложения воды постоянным током. Но его вышло в 2,3 раза больше, чем полагается по упомянутым уже законам электролиза. Какое-то количество могло образоваться при тепловом разложении молекул воды в электрической дуге, но и здесь концы с концами не сходятся. Еще больше удивляет возникновение окиси углерода и других газов, содержащих углерод. Для их получения потребовалось бы 45 граммов углерода. В воде его нет, но может быть, он образовался из горящих углей? В эксперименте электроды практически не изменили своих размеров, да и вообще их масса была всего 18 г. Остается лишь предположить, что в электрической дуге углерод образуется из других элементов. А это возможно лишь в результате ядерных реакций, сродни тем, что идут на звездах.
Жан-Луис Надин
Надин показал, что выделяющаяся смесь газов прекрасно горит. При этом в конечном итоге выделяется в 1,3 раза больше тепловой энергии, чем затрачивается на работу всего устройства, которое он назвал реактором. Если же, предположил ученый, добавить сюда и тепло, возникающее непосредственно внутри реактора, то можно получить четырехкратный выигрыш по сравнению с затратами электроэнергии.
Удивительно, но явления такого рода наблюдались давно.
Еще в 1880 г. необъяснимое выделение энергии при электролизе открыл профессор Петербургского университета Николай Петрович Слугинов (1857–1897). Тогда ученый мир отнесся к этому открытию с недоверием…
Н.П. Слугинов
В 1898 году в США Хиллари Элдридж получила патент № 603058 на «электрическую реторту для получении водорода и кислорода путем разложения воды совместным действием электролиза и дугового разряда». Это устройство, кстати, и повторил в упрощенном варианте Ж.-Л.Надин.
В 1994 г. ученые из Магнитогорска А.В.Вачаев, Н.И.Иванов, Г.А.Павловская создали установку, где плазменный разряд в воде вызывал синтез множества новых химических элементов. На некоторых режимах работы установка непосредственно вырабатывала электрическую энергию. Это явление, о котором «Юный техник» дважды писал (см. «ЮТ» № 10 за 2001 г. и № 2 за 2007 г.), пожалуй, того же порядка, что и описанный опыт Надина.
Можно привести и другие опыты, в которых отмечается образование новых элементов и появление энергии.
К сожалению, официальная наука о них, как и прежде, молчит. Потому, наверное, при Организации Объединенных Наций возник институт GIFNET, название которого переводится как «Всемирный институт новых энергетических технологий». Одна из главных задач института – изучение источников энергии, не поддающихся объяснению на основе знаний современной науки.
Одним из научных руководителей GIFNETa является Ж.-Л.Надин.
В его опытах на газе, получаемом от подобного электродугового реактора, прекрасно работала переносная портативная электростанция. Правда, в силу малости ее общего КПД (около 24 %) электростанция на каждый кВт/ч, затраченный на питание ее реактора, выдавала не более 0,3 кВт/ч электроэнергии и потому обеспечить себя топливом из воды не могла. Это объясняется тем, что при работе ее двигателя не использовалось тепло, возникающее в реакторе. Если бы удалось использовать и его, получилась бы замкнутая энергетическая установка, которая превращала бы воду в электричество и тепло.
Разумеется, «что-то» из «ничего» не возникает. Причину появления новых атомов и дополнительной энергии ученые, как у нас, так и за рубежом, видят в реакциях, происходящих где-то в тонкой, еще не познанной структуре атомного ядра. В отличие от реакций на атомных электростанциях эти реакции не сопровождаются появлением опасных излучений.
Опыт Надина можно повторить в любом физическом кабинете. Уточним его детали. Угольные стержни возьмите от старых гальванических элементов. Обязательно сохраните на их кончиках металлические колпачки и подпаяйте к ним провода, чтобы удобнее было подать ток. Напряжение 36 В можно взять от щита, имеющегося в физических кабинетах. Если взять стержни диаметром 6–7 мм, то сила тока будет достигать 10 А. Для того чтобы дуга горела устойчиво, последовательно с углями поставьте сопротивление в 1 Ом и мощностью 40 Вт. Когда все это сделано, включайте ток и начинайте опыт. Но нужно соблюдать некоторые предосторожности.
Дуга горит очень ярко. На нее можно смотреть только через щиток электросварщика.
Окись углерода ядовита, а водород легко взрывается. Поэтому опыт ведите в вытяжном шкафу. Работайте только в присутствии учителя или грамотного инженера! О полученных результатах пишите нам.
Реактор и его детали.
Электростанция уверенно работает на газах, получаемых от реактора.
А. ИЛЬИН
ЗАОЧНАЯ ШКОЛА РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ
Элемент? Элементарно!
Для лабораторных работ по электричеству ток обычно берут от раздаточного щитка – ничего не значащей для ученика черной коробки на столе. Ребята при подключении схем ошибаются, да и сам щиток ненадежен.
Те же работы становятся увлекательным занятием, если делать их так, как советует американский ученый и педагог Нил Штайнер. Работать можно на обычном столе, но собрав сначала батарею напряжением 10–12 В.
Формально, чтобы получить гальванический элемент, достаточно поместить стеклянный сосуд в две разнородные металлические пластины и наполнить его жидкостью, которая действует на один из них сильнее, чем на другой. Таких элементов предложено очень много. Один из них, говорят, изобрел даже Наполеон.
Но вообще-то гальванические элементы даже изобретать не обязательно, они возникают в природе самопроизвольно. Попали в лужу обломки меди и железа, коснулись друг друга – вот и гальваническая пара. Тут же возникает электрический ток, и под его действием железо начинает разрушаться.
Был даже случай, когда стальной железнодорожный мост склепали медными заклепками. Осенью начались дожди, и каждая заклепка совместно с фермой моста образовала гальваническую пару. Через неделю мост рухнул…
«Вольтов столб» в исполнении Н. Штайнера.
Итак, сделать какой-нибудь гальванический элемент очень легко. Гораздо труднее создать такой гальванический элемент, который бы был надежен в работе, долго давал сильный ток, имел малый вес, не содержал ничего вредного, да к тому же стоил недорого.
Такой элемент был изобретен за всю историю лишь один раз французом Лекланше в 1868 году. Все те «батарейки», которые нам приходится держать в руках, лишь варианты его элемента. Они дают напряжение около 1,5 В.
Электролит в них – раствор хлористого аммония (нашатыря), положительным электродом служит угольный стержень, отрицательным – сам стаканчик элемента, выполненный из цинка.
При работе гальванического элемента на его положительном электроде выделяется водород. Он может быстро окутать его плотным слоем газовых пузырьков, и ток в цепи прекратится. Чтобы этого избежать, электрод окружают слоем перекиси марганца – вещества, жадно поглощающего водород. Такой элемент отличается способностью длительно выдавать сравнительно сильный ток и может долго храниться без употребления, не теряя своей емкости.
Были попытки применить в гальваническом элементе в качестве электролита серную кислоту. В 1842 году немецкий химик Бунзен создал таким образом мощный элемент. Еще сильнее изобретенный в 1856 г. элемент Грене с хромовой кислотой, выдававший напряжение 2,4 В. Эти элементы отличались большой мощностью и малым весом, и потому их в середине XIX века применяли на электрических дирижаблях. Но у таких гальванических элементов есть большой недостаток. Кислота быстро разрушает цинк, даже тогда, когда элемент не работает. По этой причине элементы Бунзена и Грене давно вышли из употребления.
Вольтов столб.
Но вернемся к делам школьным. Нил Стайнер, в сущности, предложил вольтов столб, пригодный для сборки на уроке. Напомним, вольтов столб – это батарея, предложенная еще в 1800 году и названная по имени изобретателя первого гальванического элемента Алессандро Вольта.
Вот как он выглядит. На деревянной подставке укреплены три стеклянных стержня, связанных сверху деревянным кружком. Между стержнями помещены электроды в виде круглых пластинок. На деревянной подставке лежит цинковая пластинка, а на ней суконный кружок, смоченный разбавленной серной кислотой. Затем следует медная пластинка. Поверх нее положена пластинка из цинка, на ней суконный кружок, смоченный кислотой и так далее.
Вольтов столб сыграл в истории не малую роль. С его помощью наш академик Петров открыл электрическую дугу, а англичанин Хемфри Деви открыл щелочные металлы.
Медные кружки вольтова столба можно заменить кружками из других металлов. Некоторые физики использовали, например, золотые или серебряные монеты. Однако вольтов столб с серной кислотой не безопасен в обращении и уж, конечно, не пригоден для быстрой сборки на уроке. Кроме того, классический вольтов столб сейчас не собрать и по другой причине: практически вышел из обращения листовой цинк.
Элемент Грене
Посмотрите, как разрешил проблему Нил Штайнер. Он предлагает собрать батарею, похожую на вольтов столб, но в качестве электролита использовать раствор питьевой соды или поваренной соли (две чайных ложки на стакан воды).
Тогда в качестве прокладки между пластинами можно применить обычную фильтровальную бумагу или даже бумажную салфетку.
Электрическую дугу Нил Штайнер зажигать от своей батареи не предлагает. Вполне достаточно, что от нее ярко горит электрическая лампочка (см. фото). Поэтому вместо цинка применяется оцинкованное железо, а его найти не трудно. Имеющегося на нем слоя цинка достаточно для обеспечения целой серии лабораторных работ. Остается лишь где-то достать кусок медного или латунного листа размером со страницу тетради в разворот. (Если и с этим у вас возникнут затруднения, то можно использовать никелевые или медные монетки.)
Элемент Лекланше
Итак, порежем куски меди и железа на части размером 3x4 см и начнем складывать из них вольтов столб в таком порядке: оцинкованное железо, прокладка из фильтровальной бумаги, пропитанной электролитом, затем медная пластина, на нее положим смоченную бумагу, далее опять оцинкованное железо, медная пластина… и так, пока не наберется 10–12 слоев. К нижней железной и верхней медной пластинам присоедините с помощью зажимов «крокодил» лампочку на 2,5 В, и она ярко вспыхнет. С таким источником не скучно и наукой заняться, проверить, например, закон Ома.
И. ЗВЕРЕВ
Рисунки автора
ЧИТАТЕЛЬСКИЙ КЛУБ
Вопрос – ответ
Правда ли, будто левши легче достигают больших успехов в спорте, чем правши. С чем это связано?
Алексей Караулов,
г. Калининград
Да, действительно, новосибирские ученые недавно пришли к заключению, что левши в спорте более успешны. По словам доцента кафедры физиологии человека и животных Томского государственного университета Натальи Мамоновой, серия опытов, проведенных под руководством профессора из Новосибирска Владимира Леутова, показала, что связано это как минимум с двумя обстоятельствами.
Во-первых, левши среди боксеров, фехтовальщиков, теннисистов неудобны для их противников потому, что действуют в нетрадиционной манере, от них часто приходится ждать «подвоха» с неудобной для правши стороны.
Во-вторых, мозг у левшей организован несколько не так, как у правшей. Вследствие этого у них быстрее происходят передачи импульсов по нервным цепям, скорее происходит адаптация организма к перегрузкам.
Правда, как отметила Мамонова, далеко не у всех ученых данное исследование вызывает доверие, они требуют дополнительных доказательств.
Слышал, что вскоре начнут продавать куриные яйца, которые можно будет использовать вместо лекарств. Так ли это?
Наталья Бессонова,
г. Клин
Доля истины здесь есть. Британские ученые с помощью генной инженерии вывели 500 кур, способных нести яйца, содержащие протеины. Эти соединения используются при изготовлении препаратов для лечения рака и других опасных для жизни заболеваний.
Модифицированные куры созданы путем введения им гена человека специалистами Рослинского института под Эдинбургом, которые получили первое в мире клонированное животное – овечку Долли, сообщает газета «Санди тайме».
Говорят, если летом постричь волосы «под ноль», а еще лучше – побрить их, то к осени они отрастут более густыми. По той же причине многие не советуют не сбривать как можно дольше первые волоски на пробивающейся бороде. Дескать, иначе вскоре придется бриться каждый день, а то и по два раза на дню. Так ли это?
Сергей Простоквашин,
г. Верхоянск
Американцы как-то провели специальную серию экспериментов на добровольцах и убедительно показали: от частоты стрижки и бритья густота волосяного покрова никак не зависит. Иное дело, при бритье, как правило, повреждается поверхностный слой кожи, что приводит к ее раздражению. Поэтому косметологи не советуют брить нежную юношескую кожу опасными или безопасными бритвенными лезвиями. Электрические бритвы раздражают кожу меньше.
Сами электробритвы, как известно, бывают двух типов – сетчатые и роторные. Сетчатые бреют чище, но больше раздражают кожу. Да и сами тонкие сетки служат меньше, чем неподвижные ножи роторных бритв. В остальном же следует придерживаться следующих правил. Чем выше обороты электромотора, тем чище бритье. Три ножа на роторной электробритве сбреют щетину быстрее, чем два. И наконец, удобнее всего в эксплуатации бритва, у которой есть и аккумулятор, и шнур питания от электросети.
Слышал где-то о проекте строительства кольцевой дороги вокруг Черного моря. Когда она будет построена?
Иван Калугин,
г. Кимры
Да, такая идея давно уже зреет у руководителей туристской индустрии этого региона. Однако прежде нужна соответствующая договоренность правительств России, Украины, Румынии, Болгарии, Турции, Грузии…
ДАВНЫМ-ДАВНО
В самом начале прошлого века вес обычного двигателя внутреннего сгорания (ДВС) был столь велик, что самолет с таким мотором не мог оторваться от земли. Виной тому был тяжелый маховик, длинный тяжелый картер и коленчатый вал, а также система водяного охлаждения. Вес двигателя пытались уменьшить мелкими шагами, ужимая его размеры, заменяя чугунные детали на алюминиевые, но все это не дало нужных результатов.
В 1907 г. французский инженер Луи Саган нашел поистине революционное решение. Цилиндры он расположил звездой, и картер стал коротким и плоским. Его хватало сразу на 5–7 цилиндров с ребрами воздушного охлаждения. Но самолеты тогда летали медленно, и набегавшего воздушного потока для охлаждения цилиндров не хватало.
Тогда Л.Саган сделал вал двигателя неподвижным, а вращаться заставил сами цилиндры вместе с картером, к которому он прикрепил винт самолета. Теперь набегавшего потока стало для охлаждения вполне достаточно, и маховик сделался не нужен – весь двигатель стал маховиком. Такие авиамоторы назвали ротативными. Они господствовали в авиации вплоть до начала 1920-х годов. Сегодня ротативных ДВС уже нет, но гидравлические двигатели с вращающимися цилиндрами широко применяются. К примеру, их можно найти почти на каждом экскаваторе.
Ротативный мотор «Гном-Рон». Сверху – устройство крепления пропеллера к корпусу двигателя.
Ротативный мотор российского производства, 1916 г.
ПРИЗ НОМЕРА!
Наши традиционные три вопроса:
1. Чем ограничен минимальный размер «микроточки»?
2. Можно ли построить ветродвигатель с КПД 100 %?
3. Назовите микроминиатюрный гальванический элемент, созданный природой.
ПРАВИЛЬНЫЕ ОТВЕТЫ НА ВОПРОСЫ
«ЮТ» № 1 – 2007 г.
1. Крестовую отвертку придумали для того, чтобы уменьшить нагрузку на шлицы заворачиваемых винтов, что особенно важно при использовании электрического и пневматического инструмента.
2. Современные самолеты летают на столь высоких скоростях, что наличие второго крыла уже мешает полету, увеличивая любовое сопротивление. Кроме того, на определенных режимах полета у биплана наблюдается эффект «раздвоения крыла», ухудшающий устойчивость летательного аппарата.
3. Эффект Юткина резко увеличивается в воде из-за малой сжимаемости жидкости.
* * *
Поздравляем с победой 11-летнего Глеба Комароваиз Санкт-Петербурга. Правильно и обстоятельно ответив на вопросы конкурса, он стал обладателем приза «ЮТ» № 1 за 2007 г. – калькулятора для научных расчетов.
Близки к успеху были также Василий Милиниз Ухты и москвич Андрей Егунов.
* * *
А почему?Как животные играют в прятки? Случалось ли кому-нибудь находить пиратские клады и сокровища затонувших кораблей? Где и когда открылся первый ботанический сад? Как люди открыли полезные свойства кофе? На эти и многие другие вопросы ответит очередной выпуск «А почему?».
Школьник Тим и всезнайка из компьютера Бит продолжают свое путешествие в мир памятных дат. А читателей журнала приглашаем заглянуть в старинный город Калугу, которую называют родиной космонавтики.
Разумеется, будут в номере вести «Со всего света», «100 тысяч «почему?», встреча с Настенькой и Данилой, «Игротека» и другие наши рубрики.
ЛЕВША– В истории авиастроения самолет «Сталь-2» занимает особое место. Он имел стальной, а не дюралюминиевый каркас. Бумажная модель «Сталь-2» займет почетное место в вашем «Музее на столе».
– В рубрике «Полигон» вы узнаете о разработке юных изобретателей московской школы № 167, которые построили настольный бассейн для испытаний моделей судов.
– Любители электроники смогут собрать по нашим схемам чувствительный малогабаритный УКВ-приемник с электронной настройкой.
– Как всегда, «Левша» предложит вам забавные головоломки и, конечно же, полезные советы.
* * *
