გამოგონებაგასართობიუცნაური

ხელოვნური ჭექა-ქუხილი


ეს არის კელვინის ექსპერიმენტი, რითაც  ლაბორატორიულ პირობებში, ბუნების მოვლენის, კერძოდ, ჭექა-ქუხილის ხელოვნურად შექმნა შეიძლება.


ჩვენ ყოველდღიურ ცხოვრებიდან ვიცით, ღრუბლიან ცაზე წვიმის შედეგად, უჩვეულო ელექტრული აირის განმუხტვა წარმოიქმნება. როგორ აიხსნება ეს? ჰაერი დიელექტრიკია, ანუ ნორმალურ პირობებში ელექტრული დენის ცუდი გამტარი. მაგრამ, როცა ჰაერი, როგორც ნებისმიერი დიელექტრიკი, ძლიერი ელექტრული ველში მოხვდება, წარმოიქმნება ე.წ. ელექტრული გარღვება ანუ ჭექა-ქუხილი. ასევე ელექტრული ველის დაძაბულობის ძალიან დიდი მნიშვნელობის დროს (ვიდეოზე 3000 ვოლტი. გამოყენებულია ჩვეულებრივი მაღალი ძაბვის კვების წყარო), ელექტროდებს შორის წარმოიქმნება ელექტრული ნაპერწკალი.

ჰაერის ნაპერწკლური განმუხტვის მარტივი ექსპერიმენტი, წყლის წვეთების საშუალებით, დამყარებულია ცდაზე, რომელიც შექმნა უილიამ ტომფსონმა, რომელსაც დიდი მეცნიერული დამსახურებისთვის მიენიჭა ლორდის წოდება და ლორდ კელვინის სახელი.

ექსპერიმენტის ჩასარატრებლად საჭიროა ხელსაწყო, რომელსაც კელვინის მწვეთარა ეწოდება, რაც მოცემულია პირველ ნახაზზე.

ერთი და იმავე რეზერვუარიდან წყლის ჭავლი ორად იყოფა, წვეთებად იშლება და რგოლების გავლით ჭურჭლებში ცვივა. წვეთი ისე ვარდება, რგოლს არ ეხება. თითოეული რგოლი მის ქვეშ მოთავსებული ჭურჭლისგან იზოლირებულია, მაგრამ გამტარით შეერთებულია მეორე ჭურჭელთან. ჭურჭლები გამტარით მიერთებულია სფერული ზედაპირის განმუხტველებთან, რომელთა შორის მანძილი 2-3 მმ შუალედია.  (ნახაზი 2).

ერთმანეთისგან იზოლირებულ არაგამტარ ჭურჭელში ჩაშვებულია შიშველი (1) ელექტროდები. გამტარები ჯვარედინად დაკავშირებულია ღრუ რგოლებთან (2). რგოლები, რომლებიც ჭურჭლებთან ჯვარედინად გადაერთებულია არ უნდა ეხებოდეს ერთმანეთს. გადაჯვარედინების ადგილზე გამტარებს შორის მანძილი მინიმუმ 5 მმ-ის ტოლი უნდა იყოს, მათ შორის განმუხტვა რომ არ წარმოიქმნას (ან გამოვიყენოთ იზოლირებული გამტარები :)). განმუხტველებს შორის მანძილი რეგულირდება მიკრომეტრული ხრახნით (ხრახნის დაშორება მილიმეტრის მეასედი რიგისაა) (4), რაც დაკავშირებულია ციფრულ მანძილის სენსორთან (8). სენსორი კი- მონაზემების ინტერფეისთან (5). გარდა ამისა, განმუხტვის შესაფასებლად გამოყენებულია (6) სფეროებთან დამონტაჟებული სინათლის სენსორი.
თუკი წყალი გამოხდილია ან ანადუღარი, ტენიან გარემოს პირობებში, კელვინის მწვეთარით შეიძლება მივიღოთ ხელოვნური ავდარის, ჭექა-ქუხილის ანალოგიური პროცესი.

როგორ მუშაობს?
როგორც ვიცით, წყალი შედგება მოლეკულებისგან. მოლეკულები განუწყვეტლივ დისოცირდება ანუ იშლება იონებად (ჰიდროქსიდები და ჰიდრონები). იონებად დაშლა ერთანეთს ანეიტრალებს ანუ უარყოფითი და დადებითი იონები ჯამში ერთმანეთს აბათილებს და საშუალოდ გვაქვს ნულოვანი მუხტი. მაგრამ ფიზიკაში არსებობს მოვლენა, მცირე გადახრები რასაც ფლუქტრუაციას ეწოდება. ეს არის ალბათობა… უხეშად რომ ვთქვათ, წვეთში მილიარდი ნეიტრალური მოლეკულებიდან ერთი აღმოჩნდეს დამუხტული იონი. ერთ ჭურჭელში ჩადენილ წვეთში ის ერთი იონიც საკმარისია მთელი გამტარი თავისი რგოლით დაიმუხტოს რაიმე ნიშნით (ვთქვათ დადებითად). ის დამუხტული რგოლი შექმნის ირგვლივ ელექტრულ ველს, რაც თავის ნიშნის მუხტებს არ გამოატარებს და მეორე ჭურჭელში ჩავა საპირისპირო ნიშნით (უარყოფითად) დამუხტული წყლის წვეთები. ამ ნიშნის წვეთები პირველ ჭურჭლის რგოლს დამუხტავს (უარყოფითად) და იმავე ნიშნის მუხტებს არ გამოატარებს (გამოატარებს დადებითად დამუხტულ წყლის წვეთებს). ანუ საბოლოოდ ორივე ელექტროდზე გვაქვს სხვადასხვა ნიშნის მუხტი (რასაც ზომავს მუხტის სენსორი) და ქმნის იმდენად დიდ პოტენციალთა სხვაობას, რომ სფეროებს შორის წარმოიქმნება ნაპერწკალი.

აღწერილი დანადგარი მდებარეობს საქართველოს ტექნიკურ უნივერსიტეტში. დროის სიმცირის, ვერ მოვახერხე ექსპერიმენტის მსვლელობის ვიდეოს გადაღება. ამიტომ შემოგთავაზებთ youtubze ზე არსებულ იგივე ექსპერიმენტის ვიდეოს:

 

loading...

davitiu

ვარ ფიზიკოსი

მსგავსი ამბები

Close
Close