|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
PHÒNG KHÁM LAO ĐỘNG TRẺ EM
Phát hiện thứ hai về cavitation. Phòng thí nghiệm Khoa học Trẻ em
Cẩm nang / Phòng thí nghiệm Khoa học dành cho Trẻ em Vào cuối thế kỷ XNUMX, hải quân Anh phải bổ sung hai con tàu hoàn hảo cho thời điểm đó. "Dering" và "Turbinia" đã phải vượt qua bài kiểm tra cuối cùng - về tốc độ, nhân tiện, điều này đã được các nhà thiết kế đưa ra làm lợi thế chính của chúng. Than ôi, tốc độ ước tính đã không đạt được. Một nghiên cứu chi tiết về các nguyên nhân có thể gây ra sự cố cho thấy rằng các cánh quạt ở tốc độ cao bị mài mòn rất mạnh, bị bao phủ bởi ổ gà, hang động và vô số bọt khí hơi nước xuất hiện trên các cánh quạt là nguyên nhân. Trong những trường hợp như vậy, lần đầu tiên công nghệ xâm thực được giới thiệu. Đó là kỹ thuật. Bởi vì khoa học đã biết hiện tượng này trong hai mươi năm. Nó đã được dự đoán về mặt lý thuyết bởi nhà vật lý người Anh O. Reynolds. Và nếu các nhà thiết kế chú ý hơn đến nghiên cứu cơ bản của người đồng hương của họ, có lẽ sẽ không có sự lúng túng. Vâng, nhà lý thuyết có thể đã cảnh báo các kỹ sư chống lại những hy vọng quá mức. Nhưng không còn nữa. Nếu anh ta được hỏi: làm thế nào để chế tạo một con tàu thực sự cực nhanh, vượt qua sự xâm thực theo một cách nào đó, nhà khoa học sẽ khó tìm ra câu trả lời. Và cho đến ngày nay, sau hơn một thế kỷ kể từ khi cavitation được phát hiện, ngành khoa học nghiên cứu hiện tượng này mang ơn công nghệ. Không phải lúc nào cũng có thể thực hiện một phép tính chính xác về ngưỡng mà vượt qua đó xảy ra hiện tượng xâm thực, phá hoại đối với máy móc hoặc cấu trúc. Nó vẫn vỡ vụn, cô ấy để lộ kim loại của cánh quạt, cánh của máy bơm và tua-bin, thân bê tông của đập, kênh, âu thuyền. Thậm chí còn khó khăn hơn - và những suy nghĩ hấp dẫn về điều này không được sinh ra ngày hôm qua - để biến các lực hủy diệt của cavitation và biến chúng thành đồng minh. Tại sao khoa học hiện đại hùng mạnh lại nhượng bộ những bí mật quan trọng nhất của sự xâm thực? Đầu tiên, hãy nhớ lại những gì cô ấy biết khá chắc chắn về hiện tượng này. Bong bóng tạo bọt xuất hiện trong chất lỏng nếu áp suất giảm được tạo ra trong đó. Điều này xảy ra, ví dụ, khi chảy xung quanh một vật thể rắn ở tốc độ cao hoặc, về cơ bản là giống nhau, khi vật thể đó đang chuyển động nhanh trong chất lỏng. Sóng âm thanh và sóng siêu âm khi đi qua chất lỏng cũng tạo ra các vùng áp suất thấp, gây ra hiện tượng xâm thực. Bong bóng Cavitation tồn tại trong một thời gian rất ngắn. Với tốc độ cực nhanh, chỉ trong một phần nhỏ của giây, chúng sụp đổ. Sự sụp đổ này, giống như một vụ nổ, tạo ra một làn sóng xung kích. Hãy để nó chỉ là microexplosions. Trong những khoảnh khắc ngắn ngủi có hàng trăm, hàng ngàn người trong số họ. Chúng chồng lên nhau, nhân lên sức mạnh của chúng. Tại các điểm khác nhau của chất lỏng, nhiệt độ ngay lập tức tăng vọt lên tới hàng nghìn độ, áp suất lên tới hàng chục atm. Các bong bóng có thể có các tia gai mỏng nhất hoạt động trên bề mặt cứng giống như một viên đạn tích lũy phá hủy áo giáp! Đây là nơi bắt nguồn sức mạnh đáng kinh ngạc của bong bóng không trọng lượng. Thông thường, thật không may, những lực lượng này là phá hoại. Chỉ trong một số trường hợp, ngày nay chúng mới bắt đầu hoạt động hữu ích - ví dụ, chúng làm sạch bề mặt của các bộ phận, giúp lộ ra đường vân tự nhiên của đá hoàn thiện, trộn các chất lỏng "không tương thích" như xăng và nước. Để chống lại sự xâm thực có hại, phá hoại tốt hơn và sử dụng nó cho mục đích tốt hơn, chỉ có một cách - thâm nhập sâu hơn vào những bí mật của nó. Sự khác biệt giữa bong bóng cavitation và bong bóng bình thường là gì? Chuyện gì đang xảy ra bên trong vậy? Các định luật nào chi phối sự biến đổi năng lượng trong đó? Nếu ngày nay các nhà khoa học biết câu trả lời cho những câu hỏi này, bạn thấy đấy, ngày mai những con tàu cực nhanh sẽ trở thành hiện thực. Nhưng cho đến nay chỉ có rất nhiều giả thuyết gây tranh cãi. Và do đó, kỹ sư không thể tính toán với độ chính xác cần thiết của một cấu trúc hoặc máy móc mới mà anh ta muốn khai thác các lực xâm thực. Một ví dụ như vậy cho thấy kiến thức về hiện tượng này không đủ cho đến nay. Gần nửa thế kỷ trước, phát quang siêu âm đã được phát hiện - sự phát sáng của chất lỏng dưới tác động của siêu âm, cũng như các phản ứng hóa học siêu âm chỉ xảy ra khi thuốc thử được chiếu xạ bằng âm thanh. Cả hai hiện tượng này đều rất tốn năng lượng và chỉ có hiện tượng xâm thực mới có thể gây ra chúng. Các hiệu ứng đã trở thành một loại thử nghiệm cho cavitation. Tuy nhiên, cơ chế và bản chất của chúng vẫn còn là điều bí ẩn. Tại sao cavitation lại khó tiếp cận như vậy? Những trở ngại nào cản trở bí mật của nó? Để hình dung rõ ràng hơn về những biến đổi xảy ra với C bằng bong bóng tạo bọt, trước hết người ta phải theo dõi cẩn thận cách nó sinh ra, di chuyển, biến mất, nói một cách dễ hiểu, trong tất cả các giai đoạn của cuộc đời nó. Bong bóng cavitation đã trở thành một trong những nhân vật chính của phim khoa học. Trong hàng chục phòng thí nghiệm trên khắp thế giới, nó đã được quay trên vô số thước phim. Nhưng hỡi ôi, ngay cả quay phim siêu tốc cũng không bắt kịp những khoảnh khắc đời thường của anh. Anh hùng trong phim của chúng ta chỉ sống trong một phần trăm nghìn hoặc thậm chí một phần triệu giây! Chúng ta cũng phải tính đến: kích thước của các bong bóng là phần trăm, phần nghìn của milimét. Cuối cùng, bọt khí không phải là một hoặc thậm chí một nghìn bong bóng được sinh ra ngay lập tức. Trong một centimet khối của cái gọi là trường xâm thực, khoảng một tỷ trong số chúng dao động cùng một lúc! Không phải ngẫu nhiên mà một trong những anh hùng đầu tiên của điện ảnh ba chiều, ngay khi xuất hiện trong phòng thí nghiệm, phiên bản thử nghiệm, lại trở thành bong bóng cavitation ... Và những bí ẩn vẫn không giảm. Nhím trong ống nghiệm Trong khoa học, nó thường xảy ra như sau: để giải quyết một số vấn đề phức tạp mà những bộ óc giỏi nhất, được trang bị công nghệ tiên tiến nhất, đã phải vật lộn trong nhiều năm, một ý tưởng rất đơn giản, một số kinh nghiệm sơ đẳng, gần như ở trường học, bị thiếu. Trong vấn đề xâm thực, đây có lẽ là một bước quyết định đã may mắn được thực hiện bởi các nhà khoa học thuộc lĩnh vực vật lý hóa học của Viện Nghiên cứu Khoa học Tổng hợp Hữu cơ Liên minh. Trong khi một số nhà nghiên cứu dựa vào các thiết bị tiên tiến hơn bao giờ hết, các phương pháp mới nhất để giải các hệ phương trình vi phân phức tạp khác thường của chuyển động bong bóng, các chuyên gia của VNIIOS đang tìm kiếm một giải pháp thay thế trực diện. Cơ động dự định của họ là gì? Họ tranh luận một cái gì đó như thế này. Rõ ràng là có thể thấy các bong bóng tạo bọt ngăn cản sự ít ỏi và thời gian tồn tại cực kỳ ngắn ngủi của chúng. Nó phụ thuộc vào tần số dao động kích thích tạo bọt. Giả sử, nếu các nhà nghiên cứu có thể thu được hiện tượng xâm thực ở tần số 10-100 Hz, thì theo tính toán, các bong bóng này có thể tồn tại trong một phần mười giây và có kích thước lên đến một cm. Đó là khi chúng ta thấy cận cảnh người hùng trong phim của mình. Có phải ý tưởng đơn giản này chưa bao giờ xảy ra với bất cứ ai trước đây? Tất nhiên cô ấy đã đến. Có rất nhiều nỗ lực. Một bài báo với kết quả của bài báo cuối cùng do các nhà nghiên cứu người Mỹ thực hiện đã nằm trên bàn của người đứng đầu ngành, M.A. Margulis. Và không có gì an ủi về nó. Một lần nữa, người ta đã xác nhận quan điểm thông thường: xâm thực là một hiện tượng ngưỡng, nghĩa là nó xảy ra bắt đầu từ một tần số nhất định và tần số này được tính toán, than ôi, tính bằng kilohertz ... Tuy nhiên, có điều gì đó đã buộc chúng tôi để tái tạo một trải nghiệm không thành công có chủ ý. Điều này được thúc đẩy bởi sự tức giận đối với một vấn đề nan giải, và niềm đam mê khám phá, sự kiên trì và trực giác.
Không khó để người Mỹ thực hiện thí nghiệm. Sơ đồ của nó rất đơn giản: một thanh dao động được hạ xuống một bình chứa chất lỏng và máy quang phổ, nếu xảy ra hiện tượng xâm thực, phải ghi lại ánh sáng. Họ đã làm mọi thứ đúng - không có gì giống như cavitation. Họ đã cố gắng tăng biên độ dao động của thanh, - họ nói, sự kích thích sẽ trở nên dữ dội hơn. Máy quang phổ siêu nhạy "im lặng". Sôi sục, nhiễu loạn trong chất lỏng tăng lên, nhưng không có sự kéo dài. Chất lỏng có thể nói là quá đàn hồi, mặc dù nó xoáy nhưng nó vẫn có thể chảy xung quanh một thanh dao động chậm. Nhưng điều cần thiết là cô ấy phải cảm nhận được sự rung động của cây gậy như thể nó là những cú đánh. Làm thế nào để đạt được điều này? Nó đủ để loại bỏ dòng chảy xung quanh thanh dao động và sự xâm thực tần số thấp đã được phát hiện Một thí nghiệm mới đã được thiết lập với các thiết bị mà có lẽ bạn có thể tìm thấy ngay cả trong lớp học vật lý ở trường: ống nghiệm, giá ba chân, một thanh chạm khắc từ plexiglass, loa 25 watt, bộ khuếch đại ống cũ ... Đó là chỉ có sự tinh tế - một thanh dao động ở dạng pít-tông được chế tạo sao cho khoảng cách với thành ống chỉ bằng một phần mười milimét. Trong trường hợp này, chất lỏng không còn có thể chảy quanh thanh dễ dàng như trước. Máy phát âm thanh được bật ở tần số 90 Hz. Về những gì xảy ra tiếp theo, M. A. Margulis nói: Chúng tôi đã không nhận thấy bất cứ điều gì bất thường trong một phút. Sau đó, ở một vùng nhỏ gần thành ống nghiệm chứa đầy chất lỏng, dưới pít-tông dao động xuất hiện các bọt khí hình cầu nhỏ. Số lượng của họ tăng lên nhanh chóng. Chúng tạo thành một cục máu đông lớn, bề ngoài giống như một con nhím. Con nhím này rõ ràng đang rung động. Chúng tôi tăng dần tần suất. Ở tần số 200 Hz trở lên, có thể tạo ra hai hoặc thậm chí nhiều con nhím phi thường hơn. Chúng được sinh ra ở những phần khác nhau của ống nghiệm. Thỉnh thoảng họ lao vào nhau, hợp nhất và ngay lập tức phân tán với một vụ tai nạn. Rõ ràng là những con nhím trông không giống như các tập đoàn - sự tích tụ của các bong bóng dao động riêng lẻ, mà là những bong bóng lớn, có hình dạng kỳ lạ ... Nhưng không phải ai cũng có thời gian để nắm bắt bằng mắt thường. Các nhà khoa học đã sử dụng công cụ thông thường của họ - quay phim tốc độ cao. Họ đã phát đoạn phim, nhưng ... họ không tìm thấy bất kỳ con nhím nào. Những điểm nổi bật, những phần phụ khá dày, những xúc tu cong cong phức tạp, dường như được bắn ra khỏi cơ thể của một bong bóng lớn, hoàn toàn không giống với những chiếc kim của một cư dân xinh đẹp trong rừng. Và các nhà khoa học đã đặt cho tạo vật bất thường này một cái tên bình thường hơn - một bong bóng biến dạng lớn (viết tắt là BDP). Có thể thấy trên màn hình các bong bóng nhỏ trong suốt có dạng hình cầu bị xé ra khỏi BJP, rồi lao ngược trở lại. Nó là cái gì vậy? Cavitation tạo ra nhiệt độ hàng nghìn độ, áp suất khổng lồ? Hoặc, có lẽ, một số hiện tượng mới được quan sát lần đầu tiên? Để kiểm tra, như chúng ta đã biết, có các phép thử đặc biệt, một loại giấy quỳ phát hiện hiện tượng xâm thực - phản ứng hóa học âm thanh và sự phát sáng của chất lỏng. Phá vỡ các rào cản Ngay trong thí nghiệm thử nghiệm đầu tiên, âm thanh tần số thấp dễ dàng bắt đầu phản ứng dây chuyền chuyển hóa axit maleic thành axit fumaric. Vẫn còn những nghi ngờ - mặc dù phản ứng này được các nhà hóa học cho là phức tạp và thất thường, nhưng nó đòi hỏi tương đối ít năng lượng để bắt đầu. Nhưng khi sắt đen trong ống nghiệm trong phòng thí nghiệm biến thành sắt hóa trị ba, khi các phân tử nước bắt đầu tách ra trong đó, giống như các loại hạt dưới một nhát búa, thì không còn có hai ý kiến nào nữa - hiện tượng xâm thực thực sự rất phấn khích. Ban đầu, chính các nhà nghiên cứu cũng cảm thấy khó tin vào kết quả của chính họ. Tuy nhiên, nhiều lần kiểm tra đã xác nhận rằng các phản ứng sonochemical có thể được thực hiện ở tần số âm thanh 7 Hz và một số dung dịch bắt đầu phát sáng ở tần số 30 Hz. Chúng ta đang nói về một khám phá có thể gọi là hấp dẫn. Nghiên cứu về xâm thực tần số thấp chỉ mới bắt đầu. Tuy nhiên, từ những ngày đầu tiên họ mang lại kết quả thú vị. Ví dụ, ngay sau khi các nhà khoa học tận mắt nhìn thấy BJP và chắc chắn rằng chúng có hiện tượng xâm thực, một trong những lý thuyết có thẩm quyền nhất về hiện tượng xâm thực đã sụp đổ. Người ta tin rằng các điện tích trái dấu phát sinh trên bề mặt của bong bóng tạo bọt mới nổi. Tại một thời điểm nhất định, một sự cố điện tử xảy ra. Do đó - giải phóng năng lượng lớn, phát quang, bắt đầu các phản ứng hóa học phức tạp nhất. Điều kiện duy nhất để mọi thứ diễn ra như vậy là bong bóng tạo bọt phải là ... một hình dạng thấu kính đều đặn hoàn hảo. Trên màn hình, như chúng ta biết, các nhà nghiên cứu đã nhìn thấy một số loài thực vật có hình dạng kỳ lạ. "Có" không chỉ điện, mà còn khác - lý thuyết nhiệt về sự xâm thực. Cô ấy nói: trong quá trình nén nhanh và sụp đổ của bong bóng tạo bọt, hỗn hợp hơi-khí được nung nóng đến nhiệt độ hàng nghìn độ. Đồng thời, nó bắt đầu phát sáng một cách tự nhiên giống như dây tóc của một bóng đèn thông thường và nhiệt độ plasma sẽ phân tách các phân tử, bắt đầu các phản ứng hóa học đáng kinh ngạc nhất. Tuy nhiên, hiện nay, là kết quả của quá trình nghiên cứu kỹ lưỡng nhất, người ta đã xác định rằng phát quang siêu âm là ánh sáng lạnh giống như ánh sáng của đom đóm lập lòe trong đêm. Hầu hết mọi thí nghiệm mới đều cho thấy sự xâm thực vốn đã quen thuộc từ một khía cạnh bất ngờ, bộc lộ những khả năng phi thường của nó. Giả sử sức mạnh hủy diệt của xâm thực tần số cao đã được biết rõ. Chỉ trong vài phút, nó có thể biến bề mặt nhẵn của kim loại thành bề mặt nhám, làm sứt mẻ các hạt khá lớn. Ngược lại, cavitation tần số thấp hóa ra lại là một nhạc cụ mỏng manh. Không khó để cô ấy làm phẳng, đánh bóng bề mặt thô ráp nhất, chỉ khoét ra những hạt kim loại siêu nhỏ. Cavitation Tạo bọt tần số thấp dễ dàng và nhanh chóng chuẩn bị nhũ tương từ chất lỏng không thể trộn lẫn trong điều kiện bình thường, nghiền nát các hạt rắn ngâm trong chất lỏng, khởi động các phản ứng hóa học tiêu tốn nhiều năng lượng nhất ... Tất nhiên, siêu âm, tạo bọt tần số cao có thể làm được tất cả điều này. Nhưng để tạo ra nó, như bạn đã biết, cần có thiết bị đặc biệt, máy phát điện. Bây giờ hãy kết nối nguồn dao động với mạng cung cấp đài phát thanh gia đình và tất cả các khả năng hữu ích của cavitation đều có trong dịch vụ của bạn. Ví dụ, cần phải trộn các chất với sự cẩn thận và tốc độ tối đa trong một lò phản ứng hóa học có sức chứa bằng một số xe tăng đường sắt. Nhiệm vụ này là bình thường nhất, phổ biến đối với các ngành công nghiệp hóa chất, dược phẩm, vi sinh. Giải pháp truyền thống: như một chiếc máy khuấy, họ sử dụng một thứ gì đó giống như cánh quạt hoặc trục vít, được làm từ những hợp kim đắt tiền nhất, kháng hóa chất. Và bạn có thể gắn một nguồn dao động đơn giản vào lò phản ứng, cắm nó vào ổ cắm của mạng thông thường - theo tính toán, hiệu quả sẽ còn tốt hơn nữa. Ngày nay khó có ai có thể dự đoán được các ứng dụng thực tế khác nhau của khám phá "thứ hai" về sự xâm thực. Cho đến nay, nó chỉ mở đường cho sự hiểu biết sâu sắc hơn về hiện tượng thú vị nhất này, lật ngược những rào cản đã cản trở các nhà nghiên cứu trong nhiều thập kỷ. Hiểu được cơ chế thực sự của xâm thực, cách thức và nơi các lực lượng phi thường của nó phát sinh, vẫn còn ở phía trước. Và đằng sau nó, như mọi khi trong khoa học, có những cơ hội mới cho một kỹ sư, nhà thiết kế, nhà công nghệ mà ngày nay không thể lường trước được. Tác giả: L. Galamaga
▪ Astrograph, một thiết bị để chụp ảnh các vì sao
Da nhân tạo để mô phỏng cảm ứng
15.04.2024 Cát vệ sinh cho mèo Petgugu Global
15.04.2024 Sự hấp dẫn của những người đàn ông biết quan tâm
14.04.2024
▪ Ăn phô mai có thể giúp bạn giảm cân ▪ Một loại đèn LED xanh lam mới với hiệu suất phát sáng tăng lên ▪ Xe nhận diện được khuôn mặt của tài xế
▪ phần của trang web Giám sát âm thanh và video. Lựa chọn bài viết ▪ bài Máu sỉ nhục. biểu hiện phổ biến ▪ bài viết Loại người nào có thể sống sót khi cơ thể bị hạ thân nhiệt lên tới 13 ° C? đáp án chi tiết ▪ bài viết Thành phần chức năng của TV Samsung. Danh mục ▪ Sự xuất hiện của cây đũa thần. bí mật tập trung
Trang chủ | Thư viện | bài viết | Sơ đồ trang web | Đánh giá trang web
www.diagram.com.ua |
Chúng tôi giới thiệu các bài viết thú vị razdela 
Xem các bài viết khác razdela 
Tin tức khoa học công nghệ, điện tử mới nhất:
Tất cả các ngôn ngữ của trang này