Joel Plawsky koos kolleegidega Rensselaer’i Polytehnilisest Instituudist New York’is on leidnud, et mõned vedelike voolamisega seotud protsessid ei kulge kosmoses, st mikrogravitatsiooni tingimustes üldsegi nii, nagu maapealsele kogemusele tuginedes arvatava võiks. Et vedelike voolamine kapillaarides on väga oluline kosmoseaparaatide seadmete jahutussüsteemides, siis omab see uurimus väga praktilist tähendust. Meie saame ühe näite põhjal teada, miks on justkui lihtsaid asju vaja kosmoses üle kontrollida.
Soojustorud teevad vaikselt oma tähtsat jahutamise tööd.
Kõige parem masin on lihtne masin. Eelistatavalt ilma ühegi liikuva osata – selline ei lähe rikki ja ei vaja pidevat hooldust. Üks selliseid seadmeid on nn soojustoru (ingl heat pipe). Kõrvaloleval pildil te tunnete soojustorud arvatavasti lihtsalt ära – need on need vaskselt läikivad torud, mis hoiavad radiaatorit arvuti emaplaadi küljes. Aga need ei ole lihtsalt vasktorud, kaugel sellest.
Soojustorude töö põhineb vedelike aurustamisel ja kondenseerumisel – toru “soojas otsas”, st jahutatava seadmega kokkupuutes olevas otsas vedelik aurustatakse, aurustatud gaas liigub soojustoru külma otsa, kondenseerub seal ning liigub siis tagasi soojustoru külma otsa.
Soojustoru läbilõige. Kesta sees on kapillaarid ja keskosa on tühi. Tööolukorras on toru alarõhu all.
Aga see ei ole veel kõik. Et jahutusvedelik õigel, st jahutatava seadme töötemperatuuril aurustuks, selleks tekitatakse soojustorus alarõhk. Alarõhul teatavasti vedelike keemistemperatuurid langevad. Soojatorudes on tihti ka kapillaarsed struktuurid, mis juhivad kondenseerunud vedeliku selle sooja otsa.
Sellised soojustorud on väga töökindlad ning sellistena kosmoseaparaatides laialdaselt kasutusel.
Uurimuses selgus, kõrgel temperatuuril muutub soojustoru võime soojust ära kanda gravitatsioonis ja ilma selleta erinevalt – kui gravitatsiooniväljas kipub siis soojustoru soe ots ära kuivama, siis mikrogravitatsioonis seal ujutab. Miks?
Põhjuseks arvatakse olevat nn Marangoni efekt, mille kohta on allpool ka video. Ja see katse tuleb teile kindlasti tuttav ette. Kui ei tule, siis proovige järele, kui järgmine kord nõusid pesete.
Kui Maal need pindpinevuse erinevustega (antud juhul siis kuumas ja külmas otsas erinev pindpinevustegur) seotud nõrgad jõud ei mängi suurt rolli, siis kosmoses pääsevad nad mõjule.
Asja uurides tekkis veel üks küsimus: kui kosmoselaev on kosmoses, siis ta on nagu hiigelsuures termoses. Mis kosmoselaev tervikuna üle ei kuumene?
Allikad:
http://physics.aps.org/synopsis-for/10.1103/PhysRevLett.114.146105
http://en.wikipedia.org/wiki/Heat_pipe
Leave a Reply