Большая Энциклопедия Нефти и Газа. Электризация воды
Электрическая ложка. Огни святого Эльма. Электризация воды. Летающая вата. Заряженная сковорода. Опыты :: Класс!ная физика
Знания нельзя купить, здесь их дают бесплатно!
09.2017
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЛОЖКА
Поставь на стол две чистые и сухие бутылки. Лучше молочные: у них горлышки пошире. А тебе ведь нужно будет положить на эти горлышки линейку. К линейке подвесь на шелковой ниточке авторучку так, чтобы ее нижний конец был на высоте 1 см от стола. Под ручкой положи на стол мелкие клочки бумаги.
Натри шерстью палочку из сургуча или оргстекла и коснись ею верхнего конца ручки.
Что будет с бумажками?Нет, ничего не происходит. Они лежат спокойно.
Видимо, опыт не удался?Но он и во второй раз не удается, и в третий.
А вот если ты на место ручки подвесишь металлическую чайную ложечку, тогда другое дело.
Бумажки придут в сильное беспокойство, как только ты коснешься ложки натертой палочкой. Гляди, гляди, как они запрыгали у нижнего конца! А ты ведь касался палочкой верхнего конца ложки.
Почему такая разница? Да потому, что ложка металлическая, а металлы хорошо проводят электричество. Заряд, попавший с палочки, распространился по всей ложке. А пластмассовая ручка электричества не проводит. Вот заряд и остался на ее верхнем конце, на нижний не попал.
Почему все провода делают металлическими: медными, алюминиевыми, стальными? По металлу электрический ток идет хорошо. А чтобы он не ушел, куда не следует, провода одевают в оболочку из резины или из пластмассы. Эти материалы электричества не проводят.
ОГНИ СВЯТОГО ЭЛЬМА
Не может быть, чтобы ты не читал об этом интересном явлении природы. Иногда в тропическую ночь на мачтах и реях кораблей появляются кисточки холодного пламени. Эти огни известны очень давно, их видели Колумб и Магеллан, о них писал даже Юлий Цезарь, который однажды видел такое свечение на копьях своих солдат во время ночного похода через горы.Ты тоже можешь получить подобие этих огней.
Опыт
Погаси в комнате свет, хорошенько натри сухой тряпкой лист оргстекла и приблизь в нему полураскрытые ножницы остриями вперед. До листа будет еще довольно далеко, а на остриях ножниц уже появятся дрожащие пучки нитей, светящиеся лиловатым пламенем. Прислушавшись, ты можешь услышать легкое шипение или жужжание.«Огни святого Эльма» холодные. Если вместо ножниц поднести к листу оргстекла спичку, огонь будет плясать прямо на ее головке, но спичка не вспыхнет.
Ну, а при чем здесь святой Эльм? В старые времена люди были очень суеверны. Все непонятные явления они объясняли вмешательством святых либо кознями дьявола. Огням «повезло»: их считали хорошей приметой. Они часто появлялись на шпиле церкви святого Эльма в одном из городов Франции. А на самом деле эти огни возникают примерно так же, как в нашем опыте. Только вместо натертого листа оргстекла над кораблем или над церковью проходит наэлектризованное облако.
ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ ВОДЫ
Вода, если в ней нет примесей, электричество не проводит. Ее тоже можно наэлектризовать на расстоянии. Пустите из крана очень тонкую струйку воды, самую тонкую, какая только получится. Струя должна вытекать совершенно спокойно, ровно. Поднесите к ней немного ниже крана наэлектризованную расческу. Вы увидите, как струя отклонилась к ней.
На расстоянии, через воздушный промежуток, в струе появились электрические заряды. На той стороне струи, которая ближе к расческе, заряды получаются противоположного знака, а на дальней от расчески стороне электрические заряды будут такие же, как и на самой расческе.
Ближние противоположные заряды потянутся, чтобы соединиться с зарядами расчески, и струя отклонится в том же направлении.
ЛЕТАЮЩАЯ ВАТА
Возьмите маленький рыхлый кусочек гигроскопической ваты массой 3—5 мг. Хорошо наэлектризуйте полиэтиленовую расческу о чистые волосы или эбонитовую палку и опустите на нее ватку. Она притянется и наэлектризуется. Рывком палки в сторону оторвите ватку и быстро подводите палку под ватку, а далее можно управлять ее движением. Почему она плавает в воздухе?
Если опыт не получается, то обратите внимание на величину ватки. Часто опыт не получается из-за ее больших размеров.
ЭЛЕКТРИЗАЦИЯ МЫЛЬНОГО ПУЗЫРЯ
Наэлектризовать можно даже мыльный пузырь. Выдуйте соломинкой или тонкой трубочкой мыльный пузырь. Как только вы к нему приблизите наэлектризованную расческу, он потянется к ней и даже оторвется от соломинки. Но, долетев до расчески, пузырь, конечно, тут же лопнет.
ЗАРЯЖЕННАЯ СКОВОРОДА
Здесь пойдет разговор о безобидном электрическом заряде, который не опасен ни вам, ни окружающим.Воспользуемся в нашем опыте сковородой (ее можно заменить металлическим подносом), стаканами, платяной щеткой и куском плотной рисовальной бумаги.Главное условие, чтобы опыт получился успешно,— все должно быть совершенно сухим. Ведь влага, смешанная с пылью, проводит электричество, и опыт тогда может не получиться.
Вырежьте из рисовальной бумаги круг такого размера, как внутреннее дно сковороды. При вырезании оставьте у круга две бумажные ручки, за которые его можно будет поднимать. Сковороду поставьте на два предварительно прогретых стакана (они будут изоляторами, не дадут заряду уйти в «землю»).
Бумажный круг, тоже хорошо прогретый в духовке, положите на сухую доску и платяной щеткой сильно потрите его. Круг зарядится электричеством. Возьмите круг за ручки и перенесите на сковороду. Затем дотроньтесь до сковороды пальцем: так вы отведете в «землю» одноименный заряд, наведенный на сковороду бумажным кругом. Снимите бумажный круг. Сковорода теперь будет заряженной электричеством, противоположным тому, которое есть на бумажном круге.Приблизьте к краю сковороды палец — и вы почувствуете легкий укол от хорошо видимой маленькой искры, которая с треском проскочит от сковороды к вашему пальцу.
Источники: журн. “Юный техник” 62г.; журн. "Мастерок"; "Здравствуй, физика" Л. Гальперштейн
Устали? - Отдыхаем!
Вверх
Загадки простой воды. Раритетные издания. Наука и техника
Всеволод Арабаджи
Электричество водопадов
Впервые электризация жидкости при дроблении была замечена у водопадов Швейцарии в 1786 году. С 1913 года явление получило название баллоэлектрического эффекта. Эффект электризации наблюдается не только у водопадов на открытой местности, но и в пещерах. Заряд воздуху у водопадов сообщают микроскопические капельки воды и молекулярные комплексы, которые при дроблении отрываются от водной поверхности и уносятся в окружающую среду. Наиболее значительный эффект электризации воздуха наблюдается у самых больших водопадов мира – у водопада Игуассу на границе Бразилии и Аргентины (высота падения воды 190 м, ширина потока 1 500 м) и у водопада Виктория на реке Замбези в Африке (высота падения воды 133 м, ширина потока 1 600 м). У водопада Виктория за счет дробления воды возникает электрическое поле напряженностью до 25 кв/м. С удалением от водосброса это поле уменьшается и на расстоянии около 1,6 км по горизонтали и 0,5 км по вертикали электрическое поле водопада переходит в нормальное электрическое поле земной поверхности. При дроблении пресной воды в воздух переходит отрицательный заряд. Поэтому в воздухе у водопадов количество отрицательных ионов превышает количество положительных. У небольшого водопада Учан-Су в Крыму отношение отрицательных ионов к количеству положительных равно 6,2, а у водопада Ак-Су в Средней Азии оно составляет около 4.
У берегов морей воздух вместо отрицательного заряда приобретает положительный вследствие того, что здесь происходит разбрызгивание не чистой, а соленой воды. На поверхности морей и океанов разбрызгивание воды начинается при скорости ветра более 10 м/сек, когда на волнах появляются гребешки пены. Отношение положительных зарядов к отрицательным в воздухе над морем при бурном море достигает 2,04, при зыби оно близко к 1,48.
Наибольшая электризация воздуха наблюдается при разбрызгивании чистой воды. С увеличением концентрации примесей электризация уменьшается и далее меняет знак (в естественных условиях, например, у берегов морей и над морской поверхностью). Уменьшение выхода электричества вплоть до обращения знака эффекта при добавлении к воде кислот происходит при меньшей концентрации примеси, чем при добавлении солей. С увеличением вязкости жидкости ее электризация при дроблении уменьшается. Подвижность выходящих при баллоэлектрическом эффекте в воздух заряженных капелек и молекулярных комплексов может изменяться от 4 до 0,05см/сек/вольт/см при радиусе этих образований в пределах 3·10–8...4·10–7.
Выход электричества различен при разбрызгивании капель разной величины. Для капли диаметром 4,4 мм при скорости падения 6,8 м/сек высвобождается заряд 0,89 10–12 кулон/см3, в то время как для капли диаметром 0,4 мм при скорости падения 4 м/сек отдача заряда составляет 10–12 кулон/см3. При наибольшей интенсивности разбрызгивания наблюдается выход заряда порядка 10–10 кулонов на каплю.
Баллоэлектрический эффект наблюдается только у дипольных жидкостей*. Основной причиной эффекта является наличие на поверхности жидкости слоя ориентированных диполей, которые создают двойной электрический слой внутри жидкости. Электрическое поле диполей простирается на некоторую глубину внутрь жидкости и концентрирует вблизи ее границ свободные заряды. У недипольных жидкостей электрическое поле поверхностного двойного электрического слоя внутрь жидкости не проникает.
* Дипольными называются жидкости, у которых центры положительного и отрицательного зарядов в молекулах не совпадают между собой. Подавляющее число жидкостей в природе является дипольными. Вообще же электрический диполь представляет собой совокупность двух равных по величине и противоположных по знаку электрических зарядов (или центров концентрации объемного заряда), находящихся на некотором расстоянии друг от друга и связанных между собой силами притяжения.
Так как при разбрызгивании жидкостей образуются пузыри, в тонкой пленке которых заряд поверхности жидкости уже не будет скомпенсирован зарядом внутренних слоев, в воздух вместе с мельчайшими частицами жидкости уходит и избыточный заряд тонкой пленки пузырей. При адсорбции* поверхностью жидкости свободных зарядов из ее внутренних слоев происходит уменьшение эффективной величины электрического поля внутреннего двойного электрического слоя и затем изменение его знака. Этим объясняется изменение знака электризации при дроблении дипольных жидкостей с добавлением к ним примесей.
* Адсорбция – осаждение веществ из газа или раствора на поверхности твердого тела или жидкости.
Электричество в организме растений
Оглавление
Текст издания:
Арабаджи Всеволод Исидорович. Загадки простой воды. М.: «Знание», 1973
Дата публикации:
7 сентября 2001 года
n-t.ru
Загадки простой воды. Раритетные издания. Наука и техника
Всеволод Арабаджи
Электризация снега в метелях
Великий русский ученый М.В. Ломоносов первым оценил особые электрические свойства льда. В результате опытов по электризации льда он установил, что из него «выскакивает огонь с треском, буде он (лед) не имеет в себе воздушных пузырьков и по бокам не мокр. Им можно зажечь нефть». Способность льда при натирании наэлектризовываться некоторые ученые XVIII века пытались использовать (не совсем удачно) для изготовления электростатических машин трения. Известный русский физик В.В. Петров первый ставил опыты по изучению электропроводности льда.
При продувании надо льдом воздуха, очищенного от пыли и других взвешенных примесей, лед не электризуется. Если же направить на плоскую поверхность льда капельно-паровой поток, то в результате столкновения капелек воды со льдом происходит обмен зарядом и возникает положительная электризация льда и отрицательная воды. Однако, если лед покрывается пленкой воды, электризация прекращается.
При продувании надо льдом воздуха, содержащего капельки тумана нашатырного спирта, каждый литр воздуха приобретает заряд около 2·10–11 кулона. В особо плотных аммиачных туманах этот заряд может увеличиться вдвое. Лед в этих условиях получает такой же по величине заряд, но противоположный по знаку. Положительная электризация льда наблюдается и при продувании надо льдом печной сажи.
Продавливание воды через специально устроенные в образцах льда капилляры приводит к положительной электризации у льда и отрицательной у воды. Как правило, при трении о другие тела (стекло, сталь, медь) лед приобретает положительный заряд, а эти тела – отрицательный. Но бывают и исключения. Так, при продувании сухого снега через сильно оксидированную железную решетку, у которой выход электронов за ее пределы, благодаря оксидированию поверхности облегчен, снег заряжается отрицательно.
При плавлении льда заряд находящегося над ним воздуха возрастает за счет выделения электрических зарядов из пузырьков воздуха, захваченного льдом ранее (при замерзании). Присутствие во льду примесей щелочей уменьшает и при достаточных концентрациях полностью ликвидирует дополнительную электризацию воздуха при плавлении льда.
Во время низовых метелей крупные кристаллы льда заряжаются отрицательно, а более мелкая Снежная пыль – положительно. Свежевыпавший снег во всех случаях обнаруживает более значительную электризацию, чем уже слежавшийся. При взвихривании снежной пыли в воздухе может возникать объемный заряд до 1–8 кулон! м3. Особенно сильные электрические поля (до 100 в/см) наблюдаются во время снежных метелей в полярных и высокогорных областях, где за счет электризации антенн сухим снегом весьма усиливаются помехи радиосвязи. Сталкиваясь с проводами линий телефонной или телеграфной связи, снежинки из метельных потоков передают им свой заряд. При хорошей изоляции от земли, заряд может накопиться такой большой, что в прилегающем воздухе возникнет коронный разряд.
Покоритель Джомолунгмы Н. Тенсинг в 1953 году в районе Южного Седла этой горной вершины на высоте 7,9 км над уровнем моря при температуре – 30°C и сухом ветре до 25 м/сек наблюдал сильную электризацию обледеневших брезентовых палаток, вставленных одна в другую. Пространство между палатками было наполнено при этом многочисленными электрическими искрами.
Любопытно отметить, что в сильных электрических полях кристаллы льда растут в виде тонких нитей, вытягивающихся вдоль поля. Наиболее сильные поля разрывают эти нити на множество мелких ледяных осколков.
Движение лавин в горах в безлунные ночи иногда сопровождается зеленовато-желтым свечением, благодаря чему лавины становятся видимыми. Обычно световые явления наблюдаются у лавин, которые движутся по снежной поверхности, и не наблюдаются у лавин, проносящихся по скалам. По-видимому, причиной свечения лавин является коронный электрический разряд наэлектризованных масс снега. На озерах Антарктики во время полярной ночи иногда возникает свечение при разламывании крупных масс озерного льда. Свечение это – результат электрического разряда, возникающего при разрушении льда.
Известную ясность в вопрос сильной электризации ледяных кристаллов во время метелей может внести рассмотрение фотоэффекта с поверхности льда. «Лабораторные исследования, показали, что фотоэлектрическая чувствительность льда значительно выше, чем у воды, и составляет около 70% фотоэлектрической чувствительности окиси меди, а для длины волны около 0,7 микрона перекрывает ее. Согласно другим данным, фотоэлектрическая чувствительность льда составляет 0,1...0,05 фотоэлектрической чувствительности цинка. Все это говорит о том, что лед имеет сравнительно высокую фотоэлектрическую чувствительность и легко может отдавать свои электроны при контакте с другими телами с меньшей чувствительностью к фотоэффекту.
Заряжение, кристаллов льда во время снежных метелей можно, объяснить за счет обмена зарядом при контакте между собой плоской грани одного кристалла льда с острым выступом другого. Допустим, что выступ на плоской грани кристалла имеет форму цилиндра. Тогда электрическое поле, создаваемое периферическими электронами поверхности твердого тела в верхней части выступа будет в 2 раза больше, чем над плоской поверхностью. Если над первым выступом – цилиндром расположить второй с вдвое меньшим радиусом, над вторым – третий и т.д. вплоть до последнего выступа атомных размеров, то у конца последнего выступа электрическое поле окажется примерно в 10 раз большим, чем над плоской поверхностью.
Таким образом при контакте выступа одного кристалла льда с плоской поверхностью другого поверхностным электрическим полем электроны будут перегоняться с выступа на плоскость. Так как у мелких кристаллов относительное количество выступов больше, чем у крупных, то при контакте первые будут заряжаться положительно, а вторые отрицательно.
В поле силы тяжести затем происходит разделение зарядов. Более тяжелые кристаллы с отрицательным зарядом опускаются вниз, а более легкая снежная пыль с положительным зарядом остается взвешенной в воздухе. Таким образом во время снежных метелей у земной поверхности могут возникать сильные электрические поля, а вблизи зарядившихся от снега наземных объектов – коронные и даже искровые электрические разряды.
Грозы планеты
Оглавление
Текст издания:
Арабаджи Всеволод Исидорович. Загадки простой воды. М.: «Знание», 1973
Дата публикации:
7 сентября 2001 года
n-t.ru
Электризация - жидкость - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1
Электризация - жидкость
Cтраница 1
Электризация жидкостей наблюдается в их потоке и при разбрызгивании. Механизм электризации в этих случаях различен. [2]
Электризация жидкостей изучается в связи с имеющимися случаями воспламенения горючих смесей искровыми разрядами статического электричества. С явлением электризации сталкиваются при обтекании твердых поверхностей жидкостями с низкой электропроводностью. [3]
Электризация жидкостей в чистых стеклянных трубопроводах была заметно ниже, чем в травленых нержавеющих ( а. [4]
Электризация жидкостей в стальных трубопроводах была в этом случае значительно ниже рассчитанной по формуле ( 14), а во фторопластовых трубопроводах с осевшей на внутренней поверхности стенок окалиной она оставалась в 1 7 раза выше расчетного значения. [5]
Электризация жидкостей возникает при движении ее, трении о стенки труб, резервуаров и сосудов. Значительное влияние на электризацию оказывают состояние внутренней поверхности трубопровода и скорость протекания жидкости. Шероховатая поверхность труб повышает электризацию. Интенсивность электризации прямо пропорциональна скорости движения жидкого нефтепродукта. [6]
Электризация жидкостей при перекачке по трубопроводам объясняется образованием двойного электрического слоя. Стенка трубы заряжается электрическим зарядом одного знака, а жидкость - зарядом противоположного знака. Вследствие турбулентности заряды от стенки переносятся в ядро потока. Перенос происходит до тех пор, пока не устанавливается электростатическое равновесие, т.е. ядро потока будет нести предельный заряд, ограниченный электрической прочностью среды. [7]
Электризация жидкостей изучается в связи с воспламенением горючих смесей искровыми разрядами статического электричества. С явлениями электризации сталкиваются при обтекании твердых поверхностей жидкостями с низкой электропроводностью. [8]
Наиболее сильная электризация жидкостей наблюдается при высоких скоростях течения. Практика и лабораторные исследования показывают, что чистые жидкости с очень малой электропроводностью электризуются незначительно. [9]
Сильную электризацию жидкости вызывает оседание мелких частиц воды, причем чем меньше частицы, тем дольше, естественно, происходит их оседание. Взрывы резервуаров с авиационным топливом происходили [33, 41] по истечении длительного времени ( до 40 мин) после завершения перемешивания топлива с кислотой или водой. Такое длительное оседание частиц нерастворенной электропроводной жидкости, сопровождающееся интенсивной электризацией продукта, особенно опасно, так как обычно применяемый метод создания в резервуаре инертной среды на время загрузки или перемешивания в нем жидкости оказывается неэффективным. [10]
Степень электризации жидкостей в основном зависит от ее диэлектрических свойств И кинематической вязкости, скорости потока ( истечения), диаметра и длины трубопровода, материала трубопровода, состояния его внутренних стенок, температуры жидкости. На рис. 45 показана зависимость возникающей разности потенциалов от скорости движения ремня. [11]
Токи электризации жидкостей обычно невелики ( не превосходят 10 - 5 А), поэтому, если оборудование изготовлено из металлов, являющихся хорошими проводниками, отсутствует необходимость заземлять отдельно даждый аппарат, резервуар, если они соединены металлическими трубопроводами. [12]
Исследования электризации жидкостей наиболее интенсивно развивались применительно к выяснению закономерностей накопления электрических зарядов в жидкостях при их прокачке по трубам и через очистные аппараты. Трубы составляют основу технологического оборудования, связанного с перемещением жидкостей; фильтры имеют наиболее развитую поверхность взаимодействия твердой фазы с жидкой, а потому являются наиболее мощными генераторами статического электричества в жидкостях. Данная глава посвящена исследованиям электризации нефтепродуктов в условиях, характерных для реальных технологических схем, в которых плохо проводящие жидкости, какими являются светлые нефтепродукты, движутся потоком с сильно развитой турбулентностью, электризуясь при взаимодействии со стенками промышленного оборудования. Применительно к движению плохо проводящей жидкости по трубопроводу турбулентным потоком Козманом и Гэвисом [7] предложена математическая модель электризации углеводородов, в основу которой заложено разделение носителей заряда в жидкости за счет конвекции, диффузии и под действием электрического поля. Авторы этой модели, не вдаваясь в подробности физико-химического строения жидкости, исходят из того, что любые жидкости, в том числе и те, которые принято считать непроводящими, содержат некоторое количество ионов диссоциировавших примесей. Механическое разделение ионов приводит к формированию двойных электрических слоев, при этом преимущественный вынос потоком жидкости ионов одного знака при одновременной адсорбции на стенке трубопровода ионов противоположного знака в конечном итоге сопровождается накоплением в объеме жидкости однополярного избыточного заряда. [13]
Величину электризации жидкости, рассчитанную по приведенной з; висимости, сравним с результатами экспериментальных исследований на скв. [14]
Далее рассматривается электризация жидкостей с очень низкой проводимостью в условиях турбулентного потока и электризация при процессах осаждения. [15]
Страницы: 1 2 3 4
www.ngpedia.ru
