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WISSENSCHAFTLICHES LABOR FÜR KINDER
Unterwasserblitz. Wissenschaftliches Kinderlabor
Verzeichnis / Wissenschaftliches Kinderlabor Man sagt, dass die Studentin Leva Yutkin in den späten 1940er Jahren des letzten Jahrhunderts am Ufer des Sees auf ein Gewitter wartete. Plötzlich schlug ein Blitz ins Wasser ein, ließ eine riesige Fontäne in den Himmel steigen und überschwemmte den jungen Mann von Kopf bis Fuß. Ich erinnere mich an das erstaunliche Ereignis. Der Schullehrer schenkte Leva eine kleine elektrostatische Maschine, und der Schüler ließ sich mehrere Jahre Zeit, um das, was er sah, experimentell zu reproduzieren. Es scheint, dass alles einfach ist: Werfen Sie einen Draht in ein Gefäß mit Wasser, bringen Sie den anderen an die Oberfläche und drehen Sie den Griff der Maschine. Aber sowohl der erste als auch der hundertste Funke zeigten keine Wirkung ... Und dann passierte es. Ein kleines Aquarium zerfiel plötzlich lautlos in mehrere große Teile und Wasser strömte in den Raum. Dieser Erfolg bestimmte das zukünftige Leben des Erfinders Yutkin.
Es stellte sich heraus, dass es zu einer starken Explosion kommt, wenn man eine elektrische Entladung im Wasser richtig durchführt und dafür sogar eine stärkere Energiequelle als eine elektrostatische Schulmaschine verwendet. Seine Macht zerstörte jegliches Material. Alles deutete auf einen Druck von Tausenden und Zehntausenden Atmosphären hin. Es ist nicht verwunderlich, dass L.A. Yutkin 1950 zusammen mit seiner Frau Lidia Alexandrovna Goltsova einen Antrag für ein „Verfahren zur Erzielung hoher und ultrahoher Drücke“ einreichte. Der Antrag wurde jedoch nach sieben Jahren mit einem Urheberrechtszertifikat gekrönt ... (Später machten L.A. Yutkin und L.A. Goltsova etwa 150 weitere Erfindungen!) Bei einer elektrischen Entladung laufen im Wasser komplexe Prozesse ab. Im ersten Stadium, das eine Mikrosekunde dauert, bildet sich ein Plasmakanal mit einer Temperatur von bis zu 40000 °C. Das Plasma dehnt sich mit einer Geschwindigkeit aus, die mit der Schallgeschwindigkeit in Wasser (1410 m/s) vergleichbar ist. So entsteht die erste Stoßwelle und ein mit heißem Dampf und Gas gefüllter Hohlraum, der sich nach und nach ausdehnt, dann zu pulsieren beginnt und schließlich zusammenbricht. Es gibt einen kumulativen Effekt, der demjenigen ähnelt, der bei panzerbrechenden Granaten verwendet wird. Der in diesem Stadium entstehende Druck kann laut Wissenschaftlern 450 Atmosphären erreichen. Es überrascht nicht, dass es keine Materialien gibt, die einem elektrischen Funken im Wasser standhalten. Beachten Sie, dass bereits im XNUMX. Jahrhundert elektrische Entladungen im Wasser beobachtet wurden. Aber Wissenschaftler sahen darin nichts Bemerkenswertes. Und L.A. Yutkin hat viele interessante Dinge entdeckt. Daher wird die gesamte Bandbreite der mit einer elektrischen Entladung in Wasser und anderen Flüssigkeiten verbundenen Phänomene allgemein als elektrohydraulischer Effekt (EGE) oder Yutkin-Effekt bezeichnet. Bei der EGE werden bis zu 30-80 % der elektrischen Energie in mechanische Arbeit umgewandelt, dabei wird teilweise deutlich 2-3 mal mehr Wärme freigesetzt. Der Grund liegt in den Prozessen, die zum Zeitpunkt des Hohlraumkollapses ablaufen. Leider wissen wir wenig über sie. Die meisten davon treten auf, wenn der Hohlraum auf eine Größe verkleinert wird, die in keinem Mikroskop mehr erkennbar ist. Darüber hinaus dauert die interessanteste Phase des Zusammenbruchs deutlich weniger als eine Milliardstel Sekunde. Der Mangel an theoretischem Wissen verhindert jedoch nicht die praktische Anwendung des Yutkin-Effekts. Dabei handelt es sich zunächst einmal um die Zerkleinerung unterschiedlichster Materialien, angefangen bei der einfachen Umwandlung von Steinblöcken in Bauschutt. So wurden beim Wiederaufbau einer der Brücken in Moskau alte Betonteile durch elektrische Entladungen in Krümel verwandelt, aus denen neue hergestellt wurden. Aber es gibt subtilere Zerkleinerungsprozesse. Auf der Oberfläche von Stahlteilen, die in eine Lehmform gegossen werden, bleibt eine Erd- und Zunderschicht fest verankert. Das Entfernen ist äußerst aufwändig, wenn EGE nicht verwendet wird. Und wenn Sie es verwenden, ist der Vorgang äußerst einfach. Die Teile werden in die Badewanne gelegt, ein paar Unterwasserblitze gestrichen – und schon ist ihre Oberfläche sauber. Der Yutkin-Effekt erlaubt nicht nur zu zerstören, sondern auch zu erschaffen. So werden beispielsweise Teile aus einem Blech gestanzt. Zuerst erstellen sie eine Matrix – ein Detail, dessen Form umgekehrt zu der Form ist, die sie erhalten möchten. Es wird auf den Boden des Bades gelegt, ein Metallblech wird fest darauf gedrückt und die Luft wird darunter abgepumpt. Dann wird Wasser darüber gegossen und es entstehen darin Abflüsse. Das Blech biegt sich und füllt die gesamte Oberfläche der Matrize präzise aus. Es muss gesagt werden, dass das Stanzen von Blechen auf viele andere Arten erfolgen kann, beispielsweise durch Öldruck oder durch Hämmern auf eine Gummischicht. Hier muss jedoch ein besonders duktiles und weiches Metall verwendet werden, was bedeutet, dass das Teil zerbrechlich ist. Mit dem Yutkin-Effekt können Sie Teile aus spröden und starken Metallen stanzen, und das Teil ist sehr stabil. Geeignet für EGE und Bohren. Yutkins Bohrer besteht aus einem Kunststoffstab mit einer Elektrode im Inneren und einer Krone aus einem beliebigen Metall, beispielsweise Kupfer. Sowohl die Krone als auch der Schaft sind stationär, nur die Lichtdrahtelektrode rotiert. Die Wasserzufuhr erfolgt über einen weiteren Kanal im Stab. Bei jeder Umdrehung der Elektrode umkreisen die Zähne der festen Krone viele Funken, zerkleinern das darunter liegende Gestein zu Staub und das Wasser trägt ihn an die Oberfläche. Und es gibt keine Rasse, die einer solchen Übung widerstehen kann. Einmal setzten L.A. Yutkin und L.A. Goltsova gewöhnlichen Boden EG-Stößen aus und bliesen Luft durch ihn hindurch. Tatsache ist, dass die darin enthaltenen Mineralsalze hauptsächlich von der Oberfläche ihrer Partikel zu den Wurzeln der Pflanzen gelangen. Mikroblitze zerquetschten sie, die Oberfläche vergrößerte sich und die meisten im Boden enthaltenen Salze wurden für Pflanzenwurzeln verfügbar. Darüber hinaus ist der in der Luft enthaltene Stickstoff in Form chemischer Verbindungen übergegangen, die für Pflanzen verfügbar sind. Gewöhnliche Erde hat sich in einen wunderbaren umweltfreundlichen Dünger verwandelt!
Über den Yutkin-Effekt kann man lange reden, aber es ist besser, es selbst auszuprobieren. Die Hauptsache ist eine Hochspannungsquelle, die scharfe, schnell ansteigende Impulse erzeugen kann. In Industrieanlagen wird hierfür ein Hochspannungstransformator von 30-60 kV verwendet, der über einen Gleichrichter den Kondensator auflädt. Es ist jedoch sehr schwierig, eine solche Stromquelle herzustellen, und es ist gefährlich, damit zu arbeiten. Am einfachsten ist es, das Gleiche wie Yutkin selbst zu tun: Beginnen Sie mit Experimenten mit einer kleinen elektrostatischen Schulmaschine, die etwa 30000 V liefern kann. Damit müssen Sie einen Stromkreis zusammenbauen, der aus zwei Luftentladern und Elektroden besteht, die am Boden des Bades angebracht sind. Aber zuerst müssen Sie die elektrostatische Maschine selbst in Ordnung bringen – zerlegen und gründlich von Staub reinigen. Aufmerksamkeit! Alle Arbeiten an einer elektrischen Maschine sind gefährlich! Sie können nur in Anwesenheit von Erwachsenen durchgeführt werden! Für uns sind die beiden auf dem Stand stehenden Hochspannungskondensatoren vom Typ „Leidener Glas“ von großer Bedeutung. Es handelt sich um mit Folie überzogene Gläser. Sie sollten besonders sorgfältig von Staub befreit werden, wobei darauf zu achten ist, dass die Folie, mit der die Kondensatoren ausgekleidet sind, nicht beschädigt wird: Staub ist bei hohen Spannungen ein guter Leiter. Wenn Sie den von der Maschine erzeugten Strom abschalten, können Sie keine Hochspannung gewinnen. Achten Sie auch auf die kleinen Kupferbürsten – Stromabnehmer. Sie müssen von einer dunklen Oxidschicht befreit werden. Abschließend muss die elektrostatische Maschine gut getrocknet werden. Stellen Sie es dazu einen Tag lang in die Nähe einer heißen Heizung. Danach wird sie mit der Arbeit beginnen, sodass Sie sie nicht wiedererkennen. Die Funken werden groß, klangvoll und häufig sein. Nun fahren wir mit der Erzielung des elektrohydraulischen Effekts fort. Sie benötigen eine Badewanne mit transparenten Wänden. Ein Glasgefäß nützt nichts – es hält einem Wasserschlag nicht stand. Besser ist es, den Boden einer Fünf-Liter-Plastikflasche zu nehmen. Es sollte mit einem Hochspannungskabel, ähnlich dem, das in der Zündanlage eines Autos verwendet wird, mit der elektrostatischen Maschine verbunden werden. Um einen Impuls zu erzeugen, müssen zwei Funkenstrecken hergestellt werden. Jeder von ihnen besteht aus Kugeln mit einem Durchmesser von 15–20 mm, die auf einem Stück Kunststoff befestigt sind. Man findet sie unter Old-School-Geräten. Stellen Sie die Ableiter so ein, dass der Abstand zwischen den Kugeln 15–20 mm beträgt. Befestigen Sie die Paddel am Boden der Badewanne. Ihre Aufgabe übernehmen die abisolierten Enden des Hochspannungskabels. Der Abstand zwischen ihnen beträgt 50-80 mm. Danach gießen Sie Wasser in Ihre Badewanne – und beginnen Sie mit dem Experimentieren. Autor: A.Ilyin
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