kuru buz motoru 16.03.2015

Araştırmacılar, Mars'ın ilk sömürgecilerine nasıl güç sağlanacağını buldular: gezegende mevcut enerjiyi üretmek için kullanılabilecek çok sayıda kuru buz var.

Sıcak bir tavaya çarpan bir damla suyun yüzeyde nasıl yuvarlanmaya başladığını muhtemelen fark etmişsinizdir. Tencerenin sıcaklığının suyun kaynama noktasından çok daha yüksek olduğu ve damlanın hemen buharlaşması gerektiği anlaşılıyor, ancak yine de bir süre "yaşıyor". Bu etki ilk olarak 1756'da Johann Leidenfrost tarafından tanımlanmıştır. Damla neden anında buharlaşmıyor? Her şey damla ile sıcak yüzey arasındaki temas noktasında oluşan buhar tabakası ile ilgilidir. Damlanın bir kısmı, damlayı yüzeyin üzerine kaldıran ve kalan sıvının anında buharlaşmasını önleyen buhara dönüşür. Sonuç olarak, damla oldukça uzun bir süre tava etrafında döner.

Leidenfrost etkisi kızartma tavalarıyla sınırlı değildir. Örneğin, parmağınızı bir bardak sıvı nitrojene çok hızlı bir şekilde daldırır ve hızla geri çekerseniz, garip bir şekilde, sıvı nitrojen sıcaklığı -196 ° C olmasına rağmen parmak donmaz ve düşmez. Bunun nedeni, sıvı nitrojenin, üzerinde zaten gaz halindeki nitrojenden oluşan koruyucu bir tabakanın oluştuğu sıcak cilt ile temas ettiğinde kaynamaya başlamasıdır. Ve gazlar sıvılardan çok daha yavaş soğur ve ısınır, bu nedenle pervasız bir deneycinin parmağının donmak için zamanı yoktur. Doğru, hala yanma riski var, bu nedenle hiçbir durumda Leidenfrost etkisini kendiniz üzerinde test etmeyin. Daha da aşırı ve çok daha tehlikeli bir numara, ıslak bir eli sıvı metal içeren bir kaba indirmektir - elin yüzeyindeki su anında kaynar ve bir saniyenin küçük bir kısmı için cilt ile erimiş metal arasında koruyucu bir tabaka oluşturur. .

Hileler hileler, ancak bu fenomenden gerçek fayda nasıl elde edilir? İngiltere'deki Northumbria Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, bir parça kuru buz üzerinde çalışabilen bir prototip motor yaptılar. Tasarım aynı Leidenfrost etkisine dayanmaktadır. Bir damla sıvının sıcak bir yüzeyin üzerinden geçtiğini hatırlıyoruz. Bir parça kuru buz, suya atıldığında tamamen aynı şekilde davranır. Kuru buz, katı fazdan ısıtıldığında sıvı fazı atlayarak hemen gaza dönüşmesi bakımından benzersizdir. Bütün soru, enerjisini faydalı bir yöne nasıl yönlendireceğidir. Mühendisler, buhar enerjisini mekanik enerjiye dönüştürmek için uzun süredir gelişmiş bir teknolojiye sahiptir: bir gaz türbini motorunda, dönmeye başlayan türbin kanatlarının yüzeyine bir buhar veya gaz jeti çarpar. Ancak bizim durumumuzda, araştırmacılar diğer yöne gitti.

Isıtılmış yüzeyi, türbin kanatlarına benzer bir profile sahip bir disk şeklinde yaptılar. Şimdi, böyle ısıtılmış bir yüzeye bir damla su konursa, temas noktasında oluşan buhar sadece ağırlıktaki düşüşü desteklemekle kalmayacak, aynı zamanda onu belirli bir yöne doğru itecektir. Damla, buharlaşana kadar bir daire içinde dolaşacaktır. Fakat böyle ısıtılmış bir yüzeye bir kuru buz diski yerleştirilirse ne olur? Buharlaşan karbondioksit diski döndürmeye başlayacak, ayrıca yüzey geometrisi eksenden çıkmasına izin vermeyecek, gaz akışları diski merkeze döndürecektir. Şimdi, mıknatısları bir kuru buz diskine sabitlerseniz ve tüm yapıyı iletken bir devrenin içine yerleştirirseniz, içinde sürtünme parçalarının ve dolayısıyla sürtünme kayıplarının olmadığı gerçek bir elektrik jeneratörü elde edersiniz. Buluşun yazarları, sitede her şeyin nasıl çalıştığına dair bir video yayınladı.

Tamam, prototip motoru çalışıyor ama bunun için yakıtı nereden buluyorsunuz? Kuru buz doğal olarak oluşmaz. Araştırmacıların, Mars'ın veya diğer gezegenlerin gelecekteki sömürgecileri için jeneratörler için daha az değil, sallandığı yer burasıdır. Pek çok fütürolog, er ya da geç insanlığın bize en yakın gezegenleri doldurmaktan başka seçeneği olmayacağından emin.

Şimdi, kızıl gezegene bir keşif seferi göndermek için programlar ciddi bir şekilde tartışılıyor ve geliştiriliyor. Sefer üyeleri hayatlarını orada donatmak zorunda kalacaklar ve ana sorunlardan biri enerji kaynakları bulmak olacak. Gerçek şu ki, Mars'ta karbondioksit genellikle katı halde, yani kuru buz şeklinde bulunur. Ve bir enerji kaynağı olarak kullanılabilir. İcat edilen motorun benzersizliği tasarımın basitliğindedir - pratikte değiştirilebilen parça yoktur. Ve en yakın mağaza 50 milyon kilometreden fazla uzakta olduğunda, ekipman güvenilirliği konusu ilk yerlerden biridir.