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어린이 과학 연구실

...거의 10년 전에 진행된 Griggs라는 미국인의 이 실험은 이미 교과서가 되었습니다. 물리학자는 구멍이 있는 회전 디스크를 통해 물줄기를 통과시켰습니다. 그들을 통과하면서 물이 뜨거워졌습니다. 펌프 엔진의 기계적 에너지가 열로 변환되는 가장 일반적인 변환이 일어나는 것 같습니다. 그런데 엔진에 전기가 공급되는 것보다 1,6배 더 많은 열이 방출되는 것으로 밝혀졌다. 과도한 에너지는 어디에서 왔습니까? 많은 가설이 있습니다. 예를 들어 여기에 하나가 있습니다.

흐름이 중단되면 물에 수많은 거품이 형성됩니다. XNUMX분의 XNUMX초 동안 존재한 그들은 축소되기 시작하고 붕괴되고 사라집니다. 이 현상을 캐비테이션이라고 합니다.

이 과정은 간단하지 않습니다. 예를 들어 기포의 직경이 절반으로 줄어들면 부피는 XNUMX배가 됩니다. 서로를 향한 벽의 이동 속도도 마찬가지로 빠르게 증가합니다. 이론적으로 완전히 비어 있는 기포의 압축 속도는 빛의 속도에 도달할 수 있습니다. 사실, 일반적으로 압축률을 초당 수백 미터로 제한할 수 있는 공기와 수증기가 포함되어 있습니다. 이 경우 에너지는 기포의 모든 가스를 압축하는 데 사용됩니다. 그러나 그렇지 않을 수도 있습니다.

물리학자 L.V. Larionov는 거품의 벽이 초음속으로 발전하자마자 마치 발사체의 코에있는 것처럼 매우 얇은 충격파가 나타나 훨씬 더 빠르게 움직입니다. 그러면 붕괴율이 훨씬 높아질 수 있습니다.

캐비테이션의 시작을 촬영하고 자세히 연구했습니다. 그러나 직경이 0,001mm 이하인 캐비테이션 기포는 더 이상 관찰할 수 없으며 간접적인 데이터로만 그 안에서 무슨 일이 일어나고 있는지 알 수 있습니다.

예를 들어 캐비테이션은 모든 물질을 파괴할 수 있는 것으로 알려져 있습니다. 이는 기포 붕괴가 끝날 때 매우 높은 압력을 얻어야 함을 시사합니다. 과학자들은 그 값을 12에서 450 기압으로 추정합니다. 그리고 그러한 압력에서 원자의 전자 껍질과 심지어 핵도 붕괴될 수 있습니다.

이러한 프로세스로 인해 추가 열 에너지가 발생하는 것으로 보입니다. 하지만... 거의 모든 핵반응은 강한 감마선에 의해 느껴집니다. 그러나 그것은 관찰되지 않습니다 ... 그렇다면 "추가"에너지는 어디에서 오는 것입니까?

고대부터 과학자들은 원자 사이의 틈에 절대적인 공허가 아니라 일반적으로 관찰할 수 없는 매체인 apeiron 또는 세계 에테르가 있다고 믿었습니다. 이제는 "물리적 진공"이라고합니다. 이 문제에 대해 더 자세히 알고 싶은 분들은 I.L. Gerlovin의 저서 "Fundamentals of a unified theory of interaction in matter", Moscow, 1990을 참조하십시오. 물리적 진공에는 1045개의 가상 입자가 포함되어 있다는 이론을 따릅니다. 입방 미터당 거의 점도가 없으므로 일반 속도에서는 관찰되지 않습니다. 그러나 빠른 속도에서, 그리고 모든 면에서 압축된 기포의 닫힌 부피에서도 그 에너지는 빛 양자의 형태로 방출될 수 있습니다. XNUMX개 중 하나의 원자만 그러한 양자를 방출한다면 실험에서 관찰되는 과도한 열이 나타나기에 충분할 것입니다.

캐비테이션이 발생하는 액체는 빛을 발하는데, 이는 이러한 양자가 실제로 존재한다는 것을 의미합니다. 이 빛을 음발광(sonoluminescence)이라고 합니다. 1933년에 발견되었지만 고전 과학의 틀 내에서 설명을 찾지 못했습니다.

그러나 이론에서 실습으로 이동합시다. 캐비테이션을 얻는 방법에는 여러 가지가 있습니다. 예를 들어 의료용 흡입기-미세하게 분사되는 액상 약물을 얻기위한 장치는 초음파를 사용하여 생성됩니다. 그러나 여기에 사용된 전자 초음파 발생기의 효율은 너무 작아서 결과적인 에너지 이득이 실질적으로 눈에 띄지 않습니다.

추가 열을 얻기 위해 기계적 에너지가 자주 사용됩니다. 이 목적을 위한 가장 강력한 설치 중 하나는 Omsk 발명가 V.F. Kladov가 만들었습니다. 그는 작동 중에 간헐적 인 액체 흐름을 생성하는 원심 펌프를 제안했으며 물을 사용하여 작업 할 때 두 배의 에너지를 얻었습니다. 숙련 된 Kladov 및 기타 액체. 예를 들어, 불화규소는 XNUMX배의 이득을 주었습니다. 반대로 다른 과학자들은 가장 신중한 측정으로 그것을 찾지 못했습니다.

L. Larionov 설치를 반복하는 것이 좋습니다. 그것은 집의 위층에 물을 공급하는 데 사용되는 기존의 펌프 장치로 구성됩니다. Howl은 4kW 모터로 표준 장치를 사용했습니다. 수도관의 폐쇄 회로가 부착되어 캐비테이션 노즐이 삽입되고 다른 요소가 추가됩니다.

일반 물에서 작동할 때 펌프가 네트워크에서 가져오는 각 킬로와트시의 전기는 1,5kW/h의 열을 발생시켰습니다. 이 효과는 히트 펌프 모드로 작동하는 가정용 에어컨에서 얻을 수 있습니다. 하지만 비용은 최소 4000달러이며, 물 펌프는 거의 XNUMX배 저렴합니다.

설치의 주요 부분은 노즐입니다. 그림에서 볼 수 있듯이 처음에는 좁아졌다가 점차 넓어집니다.

아무데서나 온 더위
열 발생 장치: 1 - 펌핑 장치; 2 및 4 - 압력 게이지; 3 - 노즐; 5 - 정압 조절기; 6 - 스로틀 밸브; 7 - 노즐 프로파일(독일 과학자들의 작업)

수렴 부분을 통과하면 Bernoulli의 법칙에 따라 흐름이 속도를 높이고 압력이 너무 낮아 포화 수증기의 압력과 같아집니다. 물이 끓으면 수증기로 채워진 많은 거품을 형성합니다. 다음으로 흐름은 노즐의 확장 부분으로 들어갑니다. 여기에서 속도가 감소하고 압력이 복원되고 기포가 붕괴되기 시작합니다. 이 프로세스는 노즐을 빠져나온 후 완료되며 음파발광을 동반합니다. 실험에서는 튜브의 특수 창을 통해 쉽게 관찰할 수 있습니다. 용접 토치의 토치와 비슷한 것을 볼 수 있습니다.

물에 식염을 첨가하면 이 광채가 향상됩니다. 동시에 방열도 크게 증가합니다. 외국 연구에서 알 수 있듯이 약 120g의 소금이 물 XNUMX리터에 용해될 때 가장 큰 향상이 이루어집니다.

설치 효율은 노즐의 모양에 크게 좌우됩니다. 플레어 부분의 각도가 너무 크면 저항이 급격히 증가하여 효율이 떨어집니다.

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근육 부상 치료를 위한 음파 15.07.2016

오스트리아 잘츠부르크 대학교(University of Salzburg)의 전문가들은 음향 충격파에 노출되면 손상된 근육의 회복에 긍정적인 영향을 미치며 미래에 운동선수를 위한 유망한 치료법으로 사용될 수 있음을 발견했습니다.

전문가의 작업은 저전력의 음향 충격파를 사용하여 근골격계 질환을 치료하는 방법인 체외 충격파 치료(체외 충격파 치료 또는 ESWT)에 전념합니다. 이 치료법은 인대와 힘줄의 치료에서 입증되었지만 오스트리아 과학자들은 일반적인 범위를 넘어 ESWT가 근육에 미치는 영향을 테스트하기로 결정했습니다.

"우리가 아는 한, 아무도 ESWT가 스포츠를 할 때 부상의 가장 흔한 원인 중 하나인 근육 손상에 얼마나 유익한 영향을 미치는지 보여주는 실험을 수행하지 않았습니다. ESWT는 근육의 치유 과정을 가속화하여 운동 선수가 스포츠로 돌아갈 수 있도록 합니다. 가능한 가장 짧은 시간"이라고 잘츠부르크 대학의 박사이자 이 연구의 주저자인 Angela Zissler는 말합니다.

충격파 치료는 조직을 기계적으로 자극하고 축적되어 체내의 죽은 세포를 대체하는 줄기 세포의 분열을 촉발합니다. 연구에 따르면 충격파는 근육 조직의 신호 인자를 자극합니다. 이러한 요인은 차례로 특정 지점까지 분화 수준이 낮지 만 적절한 순간에 성인 세포로 발달 한 다음 근육 섬유로 발달하기 시작하는 전구 세포의 작업을 촉발합니다.

Zissler는 ESWT가 스포츠 부상 치료 분야에서 큰 가능성을 가지고 있다고 믿습니다. 음향 충격파의 저주파(초당 약 1회)와 저전력(0,2mJ/mm2 미만)으로 진통제 없이도 치료가 가능합니다. 이 요법은 비침습적이며 15분 이상 걸리지 않으며 부작용이 없어 기존 물리 요법과 경쟁할 수 있습니다.

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