💨 Кипячение воды с помощью токов Фуко (токи индукции)

В данном эксперименте мы наблюдаем опыт, который очень напоминает принцип работы индукционной плиты, которая у многих есть дома. Такая плита разогревает железосодержащую посуду индуцированными вихревыми токами, создаваемыми высокочастотным магнитным полем частотой 20-100 кГц. Конструкция плиты состоит из корпуса, платы управления на микроконтроллере, к которой подключён датчик температуры и схема управления силовой частью, силовая часть с мощным выпрямителем и импульсным регулятором (обычно на IGBT-транзисторе).

Для непосредственного нагрева посуда должна быть совместима с индукционным нагревом, поскольку индукционные плиты могут нагревать только находящийся вблизи поверхности черный металл. Такая посуда должна иметь соответствующую отметку на упаковке и должна иметь плоское основание с составляющей из черного металла. Для нагрева неподходящей посуды из цветных металлов или с округлым дном используются переходники: это металлические площадки, которые нагреваются индукцией и нагревают емкость благодаря плотному к ней прилеганию. При их использовании нагрев посуды осуществляется существенно меньше, чем при использовании подходящей посуды с основанием из черных металлов. Для использования имеющих округлое дно воков приходится использовать дорогостоящие переходники, так как магнитное поле быстро падает по мере удаления от поверхности. Если магнит хорошо притягивается к основанию посуды, плита её сможет нагревать. Материал посуды для индукционного нагрева не обязан обладать ферромагнитными свойствами, но желательно обладание высоким удельным сопротивлением и магнитной проницаемостью, на что влияет глубина скин-слоя. #видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💦 Рабочий насос с гибким рабочим колесом

3d-модель представляет собой нереверсивный шарнирно-лопастной роторный насос. Демонстрируемый насос представляет собой резиновый насос с гибким рабочим колесом. Два совершенно разных насоса.

Насос с откидными лопастями можно использовать только в двух случаях по сравнению с насосом со скользящими лопастями.
▪️ Во-первых, если у вас ограниченные обороты и вам нужно увеличить объем за один оборот.
▪️ Во-вторых, когда перекачиваемая жидкость достаточно вязкая, то само усилие может привести к заклиниванию скользящих лопастей в процессе их перемещения.

#видеоуроки #physics #физика #опыты #механика #техника #гидродинамика #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🧬 Топологическая иллюзия разных геометрических форм

#математика #топология #геометрия #math #maths #gif #geometry #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 Тепловой взрыв при изохорическом нагревании газа 💨 [НИЯУ МИФИ] Опыт от Гервидса Валериана Ивановича

Паровой взрыв (англ. Vapor Explosion) — резкое (быстрое) за время 1 мс образование большого количества пара, сопровождающееся местным повышением давления, вследствие перехода тепловой энергии (затрачиваемой на испарение жидкости и расширение пара) в механическую.

Жидкости высокой степени чистоты легко входят в перегретое состояние. Связано это с тем, что в таких средах присутствует весьма малое количество зародышей паровых пузырей. Однако если перегретая чистая жидкость контактирует с ячеистой структурой или внутри неё возникают турбулентные течения, то в течение сравнительно малого промежутка времени количество зародышей многократно увеличивается и в них начинается процесс парообразования. Возникающие при этом локальные течения ещё больше турбулизируют жидкость, что приводит к росту интенсивности парообразования и процесс ускоряется лавинообразно до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар.

По этой причине нагрев чистых жидкостей до температуры кипения чрезвычайно опасен. На большинстве бытовых водонагревательных приборов есть соответствующие предупреждения о недопустимости использования дистиллированной воды.

☢️ условиях тяжелой аварии на АЭС паровой взрыв может происходить при контакте расплавленных материалов активной зоны — кориума — с теплоносителем. Механизмы фрагментации расплава связаны с локальными тепловыми и гидродинамическими явлениями на границе расплава и теплоносителя. Периодический рост и схлопывание паровых пузырей, разница в скоростях капли и расплава приводят к силам, вызывающим дробление капель. Образующиеся ударные волны при взаимодействии с каплями расплава также приводят к дроблению капель.

Силовые элементы главного циркуляционного контура АЭС работают в тяжелых условиях: высокий уровень температур и давлений; значительные термические напряжения, обусловленные большими тепловыми нагрузками и градиентами температуры; высокие скорости теплоносителя, способствующие появлению вибраций; ионизирующее излучение. Поэтому во время эксплуатации серьёзное внимание обращается на поддержание заданного безопасного теплогидравлического режима. На АЭС имеются надежные системы контроля всех основных режимных параметров и состояния оборудования. Тем не менее, даже маловероятные отказы отдельных элементов оборудования или отказы в системах контроля и регулирования, или просто случайное сочетание неблагоприятных отклонений режимных параметров от нормальных условий эксплуатации могут привести к аварийным ситуациям. Безопасность АЭС базируется на комплексе мероприятий, направленных на профилактику причин аварийных ситуаций и совершенствования средств защиты. Один из главных вопросов оценки парового взрыва — знание того, как быстро отводится тепло от расплавленной частицы. Исследованию этого вопроса посвящён комплекс научных исследований, в частности механизмам фрагментации теплоносителя. #опыты #эксперименты #физика #термодинамика #physics #science #наука #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🚜 Модель трактора с действующим паровым двигателем 🔥💨

Паровой трактор — трактор или тягач, использующий в качестве силовой установки паровой двигатель (тепловой двигатель внешнего сгорания). Подобные трактора активно производились с конца 19 века и до окончания Второй мировой войны, паровые тракторы используют до сих пор энтузиасты и коллекционеры в США и других странах, часть из них хранится в музеях. Внешне они похожи на паровозы на колёсах или гусеницах.

Тракторы создавались во многих странах Европы и в США, и производились множества конструкций и компоновок. Условно все конструкции можно разделить на 2-а типа:
▪️ Паровой трактор «overtype» — «высокий тип», это если двигатель расположен непосредственно сверху на котле. Такой котел имеет конструкцию паровозного (локомобильного) типа, то есть жаротрубно — дымогарный. Компоновка «overtype» использовалась исключительно в массивных тракторах — тягачах, которые были очень тяжелыми и громоздкими, что определялась конструкцией их котла паровозного типа, а также низкими параметрами пара, которые такие котлы могли развивать. Стоит указать, что котлы паровозного типа работали на давлении пара не более 12-14 атм. и действовали исключительно на выброс «мятого» пара в атмосферу. Таким образом, они функционировали без применения конденсаторов.

▪️ Паровой трактор «undertype» 1874 год. — «низкий тип», двигатель расположен где-то на раме трактора или автомобиля, то есть паровой мотор стоит отдельно от котла. Компоновка «undertype», применялась когда паровой двигатель расположен на раме шасси, то есть установлен отдельно от котла, и использовалась в большом разнообразии компоновок. Эта конструкция применялась как для различных тракторов- тягачей, так и для различных автомобилей. В этом случае использовались котлы самой различной компоновки, в том числе и на жидком топливе — от керосина, до мазута. Наиболее технически совершенные модели котлов в таких автомобилях и тракторах создавали давление пара в 100 атм, что обеспечивало достаточно высокую экономичность и значительную мощность подобных паросиловых установок. Например, на давлении в 100 атм. работал мотор немецкого парового грузовика фирмы «Henschel», при температуре перегретого пара в 450 0С. #опыты #эксперименты #физика #термодинамика #physics #science #наука #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😵‍💫 Вязкость газов (опыт с дисками): модель гидродинамической коробки передач

Вязкость газов — это свойство, благодаря которому выравниваются скорости движения различных слоёв газа. Механизм возникновения вязкости заключается в том, что из слоя газа с большой скоростью движения переносится импульс к слою, движущемуся с меньшей скоростью. В результате возникает внутреннее трение газовых слоёв: быстрый слой тормозится, а медленный — ускоряется.

Некоторые свойства вязкости газов:
▪️ Зависимость от температуры: вязкость газов увеличивается при нагревании. Это связано с тем, что средняя скорость молекул возрастает с повышением температуры.
▪️ Независимость от давления: вязкость не очень разреженных газов практически не зависит от давления.
▪️ Измерение: вязкость газов характеризуют динамическим коэффициентом вязкости (единица измерения в СИ — паскаль-секунда, Па·с) или кинематическим коэффициентом вязкости (единица измерения в СИ — м²/c).
▪️ Измерение вязкости: для измерения используют вискозиметры, например, измеряют время вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Гервидс Валериан Иванович — доцент кафедры общей физики МИФИ, кандидат физико-математических наук.
#physics #физика #опыты #термодинамика #эксперименты #science #наука #видеоуроки #газодинамика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib