Физическая модель шаровой молнии и устройство для ее осуществления (варианты)

Физическая модель шаровой молнии и устройство для ее осуществления (варианты)

Реферат

 

Использование: в физике атмосферы, устройство предназначено для имитации процессов в шаровой молнии. Сущность изобретения: физическая модель шаровой молнии представляет собой смесь горючего газа с окислителем и каркас. Каркас выполнен в виде пены, пузырьки которой наполнены водородом и кислородом, причем перемешаны между собой. Стенки пузырьков получены из водного раствора поверхностно-активного вещества и катализатора для окисления водорода в кислороде. Устройство для осуществления модели содержит источник горючего газа, источник окислителя и источник каркаса. Источники газов выполнены в форме баллонов со сжатыми газами водородом и кислородом, а камера в виде сосуда с водным раствором. Вариант устройства имеет электролизер с двумя электродами в камере. 2 с. и 1 з. п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к физике атмосферы и предназначено для создания и исследования искусственных аналогов шаровых молний.

Известны физические модели шаровых молний (аналоги), представляющие собой смесь горючих газов с кислородом воздуха (Барри Д.Д. Шаровая молния и четочная молния. М. Мир, 1983, с.288). В процессе окисления горючих газов в кислороде выделяется энергия, газовая смесь нагревается и возникает свечение.

Известны устройства для осуществления физических моделей шаровых молний. Они содержат камеру, к которой подведены трубки от источников горючего газа и окислителя. Однако указанные модели шаровых молний или бесформенны и имеют вид пламени, или принимают форму камеры.

Известна физическая модель шаровой молнии, основанная на кластерной, фрактальной теории. Физическая модель шаровой молнии содержит горючие вещества, окислитель и каркас. В данной модели каркас представляет собой фрактальный кластер, и в частном случае имеет нитевидную структуру.

Известно также устройство для осуществления физической модели шаровой молнии, которое содержит источник горючего газа, источник окислителя и источник каркасного вещества, подведенные к камере. К недостатку известной физической модели шаровой молнии и устройства для ее осуществления относится слабое удержание горючих газов в нитевидном каркасе, что приводит к малому времени жизни молнии.

Технической задачей изобретения является продление времени жизни физической модели шаровой молнии и повышение устойчивости ее существования.

Технический результат достигается тем, что в физической модели шаровой молнии, содержащей горючий газ, окислитель и каркас, каркас выполнен в форме пены, состоящей из пузырьков, выполненных водородом в качестве горючего газа и кислородом в качестве окислителя, причем пузырьки с водородом и кислородом перемешаны между собой, а стенки пузырьков состоят из воды и содержат поверхностно-активные вещества и катализатор окисления водорода кислородом.

Достигается это также тем, что в устройстве для осуществления описанной модели шаровой молнии, содержащем источник горючего газа, источник окислителя и источник каркасного вещества, подведенные к камере, источник горючего газа и источник окислителя выполнены в виде двух баллонов со сжатым водородом и кислородом соответственно, при этом трубки от баллонов через редукторы подведены к капиллярам, размещенным своими выходами у дна камеры, которая заполнена водным раствором с поверхностно-активным веществом и катализатором окисления.

В другом варианте устройства для достижения технического результата в устройстве для осуществления физической модели шаровой молнии, содержащем источник горючего газа, источник окислителя и источник каркасного вещества, подведенные к камере, источник горючего газа и источник окислителя выполнены в виде размещения на дне камеры электродов, подключенных к источнику тока с напряжением, равным напряжению электролизного разложения воды, причем камера заполнена водным раствором с поверхностно-активным веществом и катализатором окисления.

На фиг. 1 показана физическая модель шаровой молнии, разрез; на фиг.2 схема устройства для осуществления физической модели шаровой молнии; на фиг. 3 вариант устройства.

Физическая модель шаровой молнии представляет собой сгусток пены в форме шара, состоящей из водяных пузырьков (пор) с водородом 1 и пузырьков с кислородом 2. Устройство для осуществления модели содержит камеру 3 в виде сосуда, баллон с водородом 4 и баллон с кислородом 5. Трубки 6 от баллонов через редукторы 7 подведены в камеру 3, заполненную водным раствором 8 поверхностно-активного вещества и катализатора окисления. Вариант устройства (фиг.3) содержит электролизер 9 с электродами 10 и 11.

Конкретное исполнение изобретения заключается в следующем.

В качестве источников горючего газа и окислителя взяты баллоны объемом 10 л с давлением газов до 100 атм. Капиллярные трубки имеют диаметр 0,5-1,0 мм. Размер камеры 200х200х300 мм. В качестве поверхностно-активного вещества, снижающего поверхностное натяжение воды, использовано мыло или шампунь. Катализатором служат окислы железа в мелкодисперсном виде с размерами частиц 0,1-1 мкм. При использовании электролиза воды для получения водорода и кислорода в качестве электродов берутся угольные стержни длиной 10 см и диаметром 5 см. От источника тока подается на электроды напряжение 0,5-1,5 В, напряжение разложения воды.

Физическая модель шаровой молнии осуществляется устройствами следующим образом. В результате подачи водорода и кислорода (фиг.2) из баллона с водородом 4 и баллона с кислородом 5 по трубкам 6 через редуктор 7 в воде камеры 3 образуются пузырьки с водородом 1 и пузырьков с кислородом 2, которые, поднимаясь на поверхность воды и перемешиваясь между собой, формируют при наличии поверхностно-активных веществ пену, а из нее физическую модель молнии.

Физическая модель имитирует шаровую молнию следующим образом. Пузырьки, лопаясь и сливаясь, перемешивают водород с кислородом, которые на катализаторе, содержащемся в растворе стенок пузырьков, вступают в реакцию, в результате чего выделяется тепло и возникает свечение. Этот процесс продолжается длительное время, пока существует пенообразная форма.

Формула изобретения

1. Физическая модель шаровой молнии, содержащая горючий газ, окислитель и каркас, отличающаяся тем, что в ней каркас выполнен в виде пены, состоящей из пузырьков, наполненных в качестве горючего газа водородом, а в качестве окислителя кислородом, причем пузырьки с водородом и кислородом перешаны между собой, а стенки пузырьков состоят из воды и содержат поверхностно- активные вещества и катализатор окисления водорода кислородом.

2. Устройство для осуществления физической модели шаровой молнии, содержащее источник горючего газа, источник окислителя и источник каркасного вещества, подведенные к камере, отличающееся тем, что источник горючего газа и источник окислителя выполнены в виде двух баллонов со сжатым водородом и кислородом соответственно, при этом трубки от баллонов через редукторы подведены к капиллярам, размещенным своими выходами у дна камеры, которая заполнена водным раствором с поверхностно-активным веществом и катализатором окисления.

3. Устройство для осуществления физической модели шаровой молнии, содержащее источник горючего газа, источник окислителя и источник каркасного вещества, подведенные к камере, отличающееся тем, что источник горючего газа и источник окислителя выполнены в виде размещенных на дне камеры электродов, подключенных к источнику тока с напряжением, равным напряжению электролизного разложения воды, причем камера заполнена водным раствором с поверхностно-активным веществом и катализатором окисления.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3