Действительно ли вы можете качать воду без электричества?

Ретт Аллен

Я удивлен количеством видеороликов на YouTube и TikTok, показывающих новые способы откачивания воды, но думаю, это имеет смысл, потому что весь мир в значительной степени работает на воде. Если вы не видели их раньше, на них часто показано, как кто-то втыкает несколько труб в воду и трясет ими вперед и назад, пока внезапно из них не начинает хлестать бесконечное количество жидкости. Это выглядит волшебно: видимого источника энергии нет, но вода продолжает течь, иногда из открытого водоема, иногда из контейнера, который человек постоянно наполняет. Как будто эти устройства работают на «свободной энергии» или энергии без видимого происхождения.

Сможете ли вы создать водяной насос на «свободной энергии»?

Внимание, спойлер по физике: на самом деле существует два способа перемещения воды, которые не требуют внешнего источника энергии, но это не то же самое, что работа на свободной энергии.

Первый метод – сифонный насос. Это довольно распространенный вариант, и его очень легко настроить. Вот что вам понадобится для простой демонстрации: стакан питьевой воды и гибкая соломинка. Наполните стакан почти доверху. Теперь согните соломинку и вставьте короткий конец в стакан так, чтобы длинная часть свисала над краем. Вот как это должно выглядеть:

Далее все станет немного странным. Сосите длинную часть соломинки, пока вода не дойдет до конца. Затем отпустите этот конец, убедившись, что он находится ниже уровня воды в стакане. Надеюсь, вы находитесь на улице или рядом с раковиной, потому что из конца соломинки начнет выливаться вода. Вот и все. Вы только что сделали сифонный насос.

Вода будет продолжать течь — и, возможно, испачкать вашу кухонную стойку — до тех пор, пока выполняются эти два условия: выходной конец соломинки должен быть ниже уровня воды в стакане, а входная сторона должна находиться под водой. . Простой.

Но как это работает? Вот иллюстрация этой установки: вода течет по согнутой соломинке. Часть соломинки погружена в стакан с водой, а часть свисает с края, поэтому вода может «выпадать» из свободного конца.

Энди Гринберг

Нгофин Мпутубвеле

Джулиан Чоккатту

Уилл Найт

В качестве мысленного эксперимента давайте представим, что, когда вода вытекает из свободного конца, она оставляет после себя почти пустое пространство, за исключением, возможно, небольшого количества водяного пара. Поскольку в этой части соломинки ничего нет, давление там очень близко к нулю. Поскольку давление определяется как сила, приходящаяся на единицу площади, нулевое давление означает, что остальную часть воды в соломинке не выталкивает никакая сила.

Теперь перейдем к другому концу соломинки, к тому, что находится в чашке с водой. Эта часть соломинки находится под водой, и существует давление, которое создает силу, толкающую воду вверх по соломинке. Это давление обусловлено сочетанием двух факторов: глубины воды (чем глубже вы погружаетесь, тем больше давление) и атмосферного давления всего воздуха над поверхностью воды. Но вот важная часть: поскольку существует сила (от общего давления), толкающая воду вверх по соломинке, но в этом пустом пространстве нулевое давление, на этот кусочек воды действует результирующая сила, которая перемещает его вверх по соломинке в направлении свободный конец.

Конечно, на самом деле в соломе нет пустого места. Это был всего лишь мысленный эксперимент, призванный показать, что когда вода выпадает из свободного конца соломинки, она не отталкивает остальную воду. Как только вода начнет вытекать, она будет продолжать течь.

Также полезно понять, почему важна сама соломинка. Он не просто направляет поток воды. Он предотвращает попадание воздуха внутрь, что увеличит давление, оказывающее обратное воздействие на воду, и остановит ее течение. Чтобы такой насос работал, вам нужна жесткая трубка или труба, которая не разрушается под действием внешнего атмосферного давления. Простая пластиковая соломинка подойдет для небольшого количества воды.

Энди Гринберг

Нгофин Мпутубвеле

Джулиан Чоккатту