Соноэлектролюминесценция в каверне - торе

В своих публикациях А. И. Колдамасов избегал детально обсуждать, как и в результате чего появляется электрический заряд на кромке диэлектрического вкладыша его установки. Слово трибоэлектричество он не употребляет ни разу, видимо, руководствуясь представлениями Ленарда о том, что электризация воды может осуществляться только при разрыве ее поверхности, а не в результате трения этой поверхности о другое вещество. Об этом говорит хотя бы то, что в [237] он частично пересказывает гипотезу Френкеля о появлении зарядов на стенках кавитационного пузырька, которую мы обсуждали в разделе 12.3.
Но можно предположить, что именно трение потока воды о диэлектрический вкладыш обуславливает в данном случае появление зарядов на нем. То есть, что это трибоэлектричество. И еще можно предположить, что другие исследователи не обнаруживали раньше его в воде лишь потому, что имели дело с недостаточно чистой водой, обладающей какой-то электропроводностью, которая обуславливала стекание образующихся зарядов с диэлектрической поверхности. Трибоэлектричество, как отмечается, например, в [177], хранит еще немало тайн и неожиданностей и до сих пор недостаточно исследовано.
Но практика исследований по трибоэлектричеству показывает, что обычно при трении жидких диэлектриков положительный заряд приобретает то вещество, которое имеет большую диэлектрическую проницаемость . У воды она много больше ( = 80), чем у оргстекла или эбонита (~4). Казалось бы, что положительный заряд должна уносить вода, а она в опытах Колдамасова уносит отрицательный.
С другой стороны, молекулам воды, обладающим сродством к электрону, как говорится, сам Бог велел присоединять свободные электроны и уносить их с собой, о чем мы уже говорили в разделе 12.3. Можно еще долго гадать на эту тему, но лучше просто согласиться с тем экспериментальным фактом, что кромка диэлектрического вкладыша заряжается положительно, а вода уносит отрицательный заряд.
Кстати, наличие диэлектрического вкладыша, наверно, не всегда обязательно. Ведь поверхности большинства металлов покрыты тонкими, но плотными диэлектрическими оксидными пленками. При кавитации у такой поверхности, как это происходит на тормозном устройстве вихревой трубы теплогенератора "Юсмар", тоже может появиться трибоэлектричество, создающее солидную разность потенциалов.
А вот далее мы никак не можем согласиться с мнением Колдамасова о том, что ионизация атомов дейтерия и ускорение ионов электрическим полем осуществляются в жидкой фазе у кромки отверстия во вкладыше. Ибо у этой кромки в результате известного эффекта сгущения силовых линий электрического поля у краев и углов заряженных тел существует большой градиент электрического поля. И когда тут возникает кавитационныи пузырек в воде, то электрическое поле немедленно перераспределяется обратно пропорционально диэлектрическим проницаемостям воды и пузырька. Если у воды ~ 80, то у газов ~ 1. В результате из тех 300 кВ разности потенциалов между поверхностью вкладыша и металлической трубой, идущей от насоса, которые были зарегистрированы в опытах Колдамасова, большая часть оказывается приложенной к пузырьку. Вот тут-то между его стенками и загорается такой силы электрический разряд, какой и не снился при обычной ультразвуковой сонолю-минесценции.
Мы не открываем тут Америки. Явление соноэлектролюминесценциибшо открыто авторами работы [239] еще в 1969 г. при совместном действии ультразвука и электрического поля. Только исследовали это явление преимущественно в диэлектрических органических жидкостях, а не в воде из-за слишком высокой электропроводности последней. Соноэлектролюминесценция, как отмечено в [202], имеет сходство с давно известной вспышечной электролюминесценцией в жидких диэлектриках, возникающей без всякого ультразвука в сильных электрических полях даже в неподвижных жидкостях и являющейся свечением внутри газовых пузырьков в жидкостях.
В работе [239] измерялась интенсивность соноэлектросвечения в Н-декана при частоте ультразвука 20 кГц, его мощности 200 Вт и объеме жидкости 5 см3 между излучающим торцом вибратора и плоским электродом при расстоянии между ними 1 см. При напряженности электрического поля до 24 кВ/см наблюдалось увеличение интенсивности свечения жидкости в 2-3 раза по сравнению с соносвечением без наложения электрического поля. (Вспышечная электролюминесценция возникала лишь при 50 кВ/см.)
А в работе [240] наблюдалось увеличение интенсивности сонолюминесценции при одновременном воздействии ультразвука и проведении электролиза в водных растворах электролитов. На основании этих экспериментальных данных М. А. Маргулис в [202] делает вывод, что интенсификация сонолюминесценции при наложении электрического поля обусловлена увеличением количества пузырьков в растворе при

Рис. 13.2. Схема потоков при эффекте Колдамасова.

электролизе, и тут же указывает, что пока неясно, влияют ли электрическое поле в жидкости и электрический ток в ней при электролизе непосредственно на процессы в единичном пузырьке.
Нам же представляется, что очень сильно влияют из-за отмеченного различия диэлектрических проницаемостей жидкостей и газов и обусловленного этим перераспределением потенциалов. В результате концентрирования в пузырьке еще и энергии внешнего электрического поля интенсивность всех процессов в кавитационном пузырьке (в том числе и ядерных реакций) возрастает. При этом пузырек при его пульсациях раздувается до гораздо больших размеров, чем при обычной сонолюминесценции.
А ведь у поверхности диэлектрического вкладыша установки Колдамасова одновременно загорается много таких кавитационных пузырьков. Раздуваясь, они вскоре соединяются в одну тороидальную каверну, пульсирующую вокруг входной кромки отверстия во вкладыше (см. рис. 13.2).
Вокруг тела этой тороидальной каверны с самого начала циркулирует поток воды, обусловленный ее турбулентным завихрением у входа в дроссельное отверстие. Такое же завихрение возникает и после выхода воды из отверстия с другой стороны вкладыша, но там нет каверны, так как кавитация с той стороны вкладыша не усиливается, поскольку с обратной стороны отсутствует резонатор.
Кроме того, поток воды, втекающей в отверстие, должен закручиваться еще и в вихрь с осью вращения вдоль отверстия, как закручивается вода при вытекании через донное отверстие из ванны. Колдамасов в своих публикациях ничего не говорит об этих завихрениях. Но при указанных им скоростях воды (до 90 м/сек) они должны возникать неизбежно и иметь большую интенсивность.
Эти вихри могут выполнять здесь две полезные функции. Во-первых, стабилизировать тороидальную каверну, удерживая ее как от сноса потоком воды, так и от чрезмерного раздувания изнутри. Ведь тороидальный вихрь, как мы уже говорили в разделе 7.7, - самое устойчивое вихревое образование в природе. Во-вторых, осевое вращение воды при входе в отверстие порождает торсионное поле, которое может существенно влиять на протекание ядерных реакций в тороидальной каверне. Они здесь протекают, конечно же, далеко на так, как представлял себе Колдамасов.
Если размер поперечного сечения тела тороидальной каверны -1 мм и на ней сосредоточилось порядка 100 кВ разности потенциалов электрического поля, создаваемого положительным зарядом кромки диэлектрического вкладыша, то напряженность электрического поля в каверне составляет . Этого, как было показано в разделе 12.4, более чем достаточно для зажигания электрического разряда в каверне. Но этот разряд не может гореть в ней непрерывно, ибо в таком случае он пожирал бы столько электрической энергии, сколько потребляет мощный прожектор. Разряд не может разгореться до большой средней мощности еще и потому, что средний ток разряда ограничен низкой электропроводностью дистиллированной воды, по которой замыкается ток разряда. Он не превышает 1 мкА, согласно результатам измерений Колдамасовым тока электризации струи, который в его установке регистрирует микроамперметр (см. рис. 13.2).
Остается предположить, что разряды в тороидальной каверне вдоль силовых линий внешнего электрического поля, исходящих от острой кромки входного отверстия в диэлектрическом вкладыше, происходят в виде очень коротких (наносекундных?) импульсов, в промежутках между которыми осуществляется накопление зарядов на противоположных сторонах каверны. При этом каверна пульсирует с частотой резонансного ультразвукового поля (5 кГц) точно так же, как пульсирует одиночный сонолюминесцирующий навигационный пузырек, только сжимается не до столь малых размеров, как он. При этих микропульсациях происходят периодические изменения давления в каверне, вызывающие импульсное испарение молекул воды с поверхности каверны и пополнение ее отрицательно заряженными (согласно явлению Кезиковых) молекулами водяного пара. Положительные же ионы остаются на поверхности диэлектрического вкладыша, пополняя ее заряд. Таким образом, резонансное ультразвуковое поле, существующее между шестеренчатым насосом и вкладышем, осуществляет накачку энергии в каверну, где происходит ее трансформация и концентрация по описанному механизму.
Эта тороидальная пульсирующая каверна, окруженная вихрем и заполненная газом, в котором с большой частотой повторяются электрические разряды, сопровождающиеся ядерными реакциями, чем-то напоминает миниатюрный ядерный реактор "Токамак", о запуске которого в эксплуатацию столько мечтали физики. И еще напоминает "мелкую" гранулу Солнца, в которой, наверно, также идут реакции ядерного синтеза, как об этом мы писали в разделе 7.7, и в которой тоже генерируются мощные звуковые колебания.
А то обстоятельство, что цвет яркого свечения, исходящего из установки Колдамасова, зависит от материала диэлектрического вкладыша, но сам материал при этом не подвергается эрозионному износу, указывает на то, что это свечение -вторичное, исходящее с поверхности вкладыша, молекулы материала которой возбуждаются интенсивным облучением поверхности вкладыша ультрафиолетовыми лучами, рождаемыми в тороидальной каверне.
Все это говорит о том, что эффект Колдамасова заслуживает самого пристального внимания исследователей и серьезного всестороннего изучения.