В журнале не раз рассказывалось о солнечных электростанциях и солнечных печах, солнечных домах и солнечных автомобилях. Есть среди этих проектов и осуществленные на деле, и совершенно фантастические, и… в принципе реальные, но нуждающиеся в обсуждении, доработке. Наверное, эти последние самые интересные. Познакомьтесь с одним из них.
Исходная идея такова. Всякое тело, как известно, при нагревании расширяется, а при охлаждении сжимается. Не правда ли, уже видна некоторая аналогия с колебательным движением: нагревается — охлаждается, расширяется — сжимается…
Для первого опыта нам понадобятся две одинаковые колбы или большие прозрачные бутылки, широкая доска метровой длины, примерно такой же или чуть большей длины хлорвиниловая трубка, толстая стальная проволока, длинный гвоздь, кусок ткани и… солнце.
Вобьем гвоздь в середину доски, доску установим на ножки, как показано на рисунке 1. На гвоздь повесим проволочное коромысло с прикрепленными к нему бутылками. В бутылки, наполовину наполненные водой, вставим плотно прилегающие к горлышкам резиновые пробки с пропущенной сквозь них хлорвиниловой трубкой, достающей почти до дна бутылок. Чтобы вода оказалась и в трубке, следует проделать следующую операцию: залив воду доверху сначала в одну из бутылок, отсосать воду из свободного конца трубки и быстро вставить его во вторую бутылку. Через некоторое время уровень воды в обеих бутылках выравняется. Для лучшей герметичности горлышки бутылок можно замазать пластилином. Нижнюю половину доски завесьте мокрой тряпкой. Остается выставить всю эту систему на солнцепек так, чтобы и бутылки с водой, и тряпка оказались с теневой стороны.
Надавив на один из концов рычага, опустите одну бутылку так, чтобы на нее падали прямые солнечные лучи, другая, бутылка при этом, напротив, окажется в тени. Вскоре станет заметно, как вода в нагретой бутылке начнет понемногу убывать, переходя в холодную. Освещенная солнцем посудина станет несколько легче находящейся в тени за доской и мокрой тряпкой. Теперь уберите руку с рычага…
Ваш солнечный двигатель начал работу. Принцип понять нетрудно. Давление паров воды в освещенной солнцем бутылке увеличивается. Разность давлений перегоняет часть жидкости в другую бутылку. А мокрая тряпка нужна для того, чтобы помочь спрятавшейся в тень более легкой бутылке побыстрее охладиться. Вскоре бутылки вновь поменяются местами (разумеется, если только солнце не скроется за облаками, а вы не забудете вновь смочить высохшую тряпку).
Но, скажете вы, такой двигатель будет работать слишком уж лениво. Верно, это еще не водокачка. Зато от этого опыта легко логически перейти к следующему — цели нашего разговора. Пусть для начала этот опыт будет чисто мысленным. Заметьте: ведь давление пара над жидкостью будет максимальным в том случае, если наибольшая часть жидкости при данной температуре перейдет в газообразное состояние. Поэтому нужно вместо воды использовать жидкость с предельно низкой температурой кипения, например эфир. Проект такой тепловой машины изображен на рисунке 2.
Представьте себе колодец, в который опущена емкость с клапаном и герметично запаянной крышкой с двумя выходящими из нее трубками. В качестве заготовки для такой емкости может послужить большая банка из-под консервов. Через одну трубку потечет вода (желательно, чтобы высота и диаметр её были по возможности наименьшими), через другую будет передаваться избыточное давление. Устройство, создающее это избыточное давление, закреплено на краю колодца. Это может быть старая металлическая бочка, в крышке которой вырезано большое отверстие так, чтобы оставались достаточно широкие бортики. К ним плотно привинчивается медная крышка, а между ней и бочкой закладываются края прочного полиэтиленового пакета. Оставшиеся щели герметизируются замазкой. Вверху к бочке приварен металлический цилиндр с трубкой для отвода воды. В медной крышке проделывается небольшое отверстие, через которое в полиэтиленовый пакет заливается эфир, после чего отверстие плотно закрывается пробкой и тоже тщательно герметизируется.
На рисунках вы видите воображаемый двигатель в действии. Солнце нагревает медный лист, эфир начинает интенсивно испаряться (рис. 2б), избыточное давление паров эфира передается воде в нижней емкости, вода по трубе поднимается из колодца и выполняет двойную работу: поливает огород и охлаждает крышку. Затем охладившийся эфир сжимается, давление в бочке понижается, и через открывшийся клапан в нижнюю емкость вновь поступает вода (рис. 2а).
Не торопитесь воплощать этот проект в жизнь. Соберите вначале небольшую действующую модель на столе. Ведь ясно, что больше нескольких ведер воды в день такой колодец-автомат не даст. Максимум, на что он способен, — это полить огород или пополнить запас воды в баке. Но, во-первых, и это уже неплохо. А во-вторых, не подскажете ли вы способ увеличить производительность солнечного насоса?
С. ВАЛЯНСКИЙ, инженер
Рисунки В. СЛАЩИЛИНА
Юный Техник 1982 №7