كان من الممكن أن تظل الصوتيات الحرارية علمًا نظريًا للمختبرات وغرف الفيزياء، لولا الاختراعات السابقة في فرع آخر من فروع الفيزياء - الديناميكا الحرارية. لقد تلقت فترة جديدة من النهضة مع اختراع محرك ستيرلنغ الحراري. حدث هذا في القرن التاسع عشر، وأدى على الفور تقريبًا إلى ثورة في المجال التقني. بدأ استخدام الطاقة الحرارية على نطاق واسع في جميع أنواع المحركات. لكن الاختراع الذي ندرسه اليوم يتعلق على وجه التحديد بالصوتيات الحرارية - علم تفاعل الصوت والحرارة. قد تسأل ما علاقة المحرك والمولد بالموضوع؟ دعونا فرزها بالترتيب.
مبدأ تشغيل المحرك الصوتي الحراري
يتم تجميع هذا الجهاز المرتجل حرفيًا من مواد الخردة، أو حتى من بقاياها. إلا أن هذا لا يمنع من تسميته بمولد يعمل بمحرك، وينتج الكهرباء من الحرارة. تعتمد هذه الظاهرة على مبدأ إنشاء موجات صوتية تمر عبر مرنان بغشاءين يولدان الرنين. ويوجد في أعلاها مغناطيس يهتز من هذه الموجات بتردد معين. وينتج عن هذا تكوين مجال مغناطيسي يتم التقاطه بواسطة المحث. وهي بدورها قادرة على إنتاج تيار كهربائي ينتقل إلى المستهلك.
أساس هذا الاختراع هو الوحدة العلوية - محول صوتي حراري أو محرك. إنه في الأساس عبارة عن أنبوب زجاجي مقسم إلى ثلاث مناطق:
- منطقة التدفئة - يتم تسخين الهواء أو الغاز فيها؛
- منطقة التجديد - مادة تتلامس بالتناوب مع الهواء البارد والساخن؛
- منطقة التبريد – حيث تنخفض درجة حرارة الهواء.
المواد والأدوات
لإنشاء مولد محرك، سنحتاج إلى المكونات التالية:
- أنبوب زجاجي مقاوم للحرارة.
- قطعة من الأنابيب المعدنية
- عدة زوايا السباكة البلاستيكية.
- قطعة من أنبوب من الورق المقوى
- كرة مطاطية أو قفاز للأغشية؛
- شريط عازل
- لفة من الصوف الصلب أو اسفنجة غسل الصحون؛
- النيوديميوم المغناطيس؛
- اداة الحث؛
- قطعة صغيرة من القماش لغسل الصحون؛
- بطانة خشبية للمقبس أو المفتاح الخارجي؛
- مانع التسرب، الغراء.
من بين الأدوات، يمكننا أن نوصي بالحصول على شيء يجب أن يكون في متناول اليد دائمًا: سكين، كماشة، وقواطع أسلاك، ومفك براغي، ومسدس غراء، ومسدس سيليكون.
تجميع مولد صوتي حراري
يتم تجميع تصميم المحرك على أساس إطار من أنابيب النحاس وأنبوب زجاجي واحد. ما يوحدهم هو الرنان - وهو جزء مهم وغير عادي من هذا المحرك. هذا هو المكان الذي تتحرك فيه الموجات الصوتية التي أنشأها المجدد.
هذا عبارة عن أنبوب بسيط من الورق المقوى، يوجد في منتصفه غشاء يمنع الهواء من الدوران. إذا استبعدنا هذا العنصر، فلن تكون هناك اهتزازات في الغشاء العلوي الموجود في عنق الرنان.
اختار مؤلف الفيديو قطع الأنبوب إلى نصفين وتمديد قطعة من القفاز الطبي المطاطي فوق أحد الأجزاء كغشاء سفلي. قام بلف التماس شظايا الرنان المتصلة بشريط كهربائي.
قام بتوسيع عنق الرنان خصيصًا لتعزيز تأثير الاهتزازات الصوتية الصادرة عن المجدد على الغشاء العلوي. لقد صنعها من المطاط الأكثر كثافة للبالون. يوجد في الجزء السفلي من الأنبوب دعامة خشبية لمفتاح أو مقبس خارجي لتحقيق استقرار التثبيت.
محرك الأنبوب الزجاجي عبارة عن أنبوب اختبار به قطعة من الصوف الفولاذي أو نجارة موضوعة في المنتصف. بعد منطقة التجديد، يجب أن يحدث تبريد الهواء، والذي يتم تسهيله بقطعة قماش مبللة بالماء وملفوفة حول قاعدة أنبوب الاختبار. بسبب حركة الهواء عبر بيئتين متعاكستين لدرجة الحرارة، يحدث توليد مكثف للموجات الصوتية.
الجزء الأخير من المحرك عبارة عن مغناطيس نيوديميوم صغير ولكنه قوي. ثم يقوم بعد ذلك بإنشاء اهتزازات صغيرة ولكنها متكررة جدًا تنتقل من الغشاء تحت تأثير الصوت.
لتحويل هذا المحرك الصوتي الحراري إلى مولد، نحتاج إلى مغو أو ملف لولبي بسيط.يمكنك صنع هذا العنصر بنفسك عن طريق لف الأسلاك النحاسية على بكرة، على سبيل المثال، من معدات الصيد. الشرط الأساسي هو أن قطرها الداخلي يجب أن يكون أكبر من قطر المغناطيس.
كمرسل للطاقة الحرارية للمنشآت الصغيرة، يمكنك استخدام شمعة عادية أو قطعة من الكحول الجاف، وفي نفس الوقت مقارنة الطاقة الواردة من مصادر الحرارة المختلفة.
في التجربة، يوضح المؤلف تأثير تقريب المحث من المغناطيس وإبعاده. وبما أنه لا توجد سعة تخزينية في هذه الدائرة الكهربائية، فإن الفرق يمكن ملاحظته على الفور.
من خلال تثبيت الملف في منطقة المجال المغناطيسي، يمكنك الحصول على الكهرباء من هذا المولد لتشغيل، على سبيل المثال، لوحة LED أو الأضواء.
خاتمة
بالطبع، لا يمكن اعتبار مثل هذا الاختراع اليوم مكتملا وكاملا. يتطلب التحسين، لأن المؤلف نفسه يعترف بأن الاهتزاز من الموجات الصوتية ملحوظ تماما. هيكل المحرك خفيف ولا يحتوي على أي مثبت، والتصميم نفسه واهٍ. ومع ذلك، لا يمكن تجاهل حقيقة توليد الكهرباء من الحرارة. ربما سيؤدي تحديثك لهذا التثبيت إلى اختراق كبير في مجال الطاقة البديلة، وسيحصل العالم أخيرًا على مصدر للطاقة النظيفة الرخيصة دون الإضرار بكوكبنا.
