Эксперимент с водной нитью - Water thread experiment

Между двумя стаканами образовался плавучий водяной мост.
Повторение эксперимента с источником постоянного тока 5 кВ. Мост продолжался до тех пор, пока в последнем кадре не было отключено электричество.

Эксперимент вода нить представляет собой явление , которое возникает , когда два контейнера деионизированной воды , расположенные на изоляторе, соединены резьбой, затем высокого напряжения положительный электрический заряд поступает на один контейнер, и отрицательный заряд к другому. При критическом напряжении между контейнерами образуется неподдерживаемый водно-жидкостный мостик, который остается, даже когда они разделены. Впервые об этом явлении было сообщено в 1893 году в публичной лекции британского инженера Уильяма Армстронга .

Мост, наблюдаемый в типичной конфигурации, имеет диаметр 1-3 мм, поэтому мост остается неповрежденным при растяжении до 25 миллиметров (0,98 дюйма) и остается стабильным до 45 минут. Температура поверхности также повышается от начальной температуры поверхности 20 ° C (68 ° F) до 60 ° C (140 ° F) перед разрушением.

Эксперимент

В типичном эксперименте, два 100 мл мензурки заполнены деионизированной водой до примерно 3 мм ниже края стакана, и вода подвергается воздействию 15 кВ постоянного тока , с одной мензурке поворота отрицательный , а другой позитив . После накопления электрического заряда вода самопроизвольно поднимается по нити над стеклянными стенками и образует между ними «водяной мост». Когда один стакан медленно отодвигается от другого, структура остается. Когда напряжение поднимается до 25 кВ, конструкцию можно развести на 25 миллиметров (0,98 дюйма). Если нить очень короткая, сила воды может быть достаточно сильной, чтобы протолкнуть нить из положительного стекла в отрицательное.

Вода обычно движется от анода к катоду , но направление может меняться из-за разного поверхностного заряда, который накапливается на поверхности водяного моста, что создает электрические напряжения сдвига разных знаков. Мост разбивается на капли из-за капиллярного действия, когда стаканы разводятся на критическое расстояние или когда напряжение снижается до критического значения.

Для формирования моста требуется чистая деионизированная вода , и его стабильность резко снижается, поскольку ионы вводятся в жидкость (либо путем добавления соли, либо в результате электрохимических реакций на поверхности электрода).

Причины

Хотя это явление все еще требует дальнейшего изучения, научное сообщество соглашается с тем, что поверхностная поляризация на поверхности воды при приложении сильного касательного электрического поля ответственна за необычайную стабильность системы, что было подтверждено экспериментами, теорией и моделированием. Тот же механизм был известен десятилетиями и в прошлом применялся для стабилизации жидких пленок и масляных жидкостных мостиков. Некоторые предполагают, что этот мост состоит из решетки H 3 O 2 или воды из зоны отчуждения. Однако нет ни одного экспериментального доказательства или измерения таких утверждений.

использованная литература