Электричество из пара (не задача, непонятное явление)

Есть стальная заземлённая труба, в которой пар давлением около 6-7 кгс/см². Также в трубе всегда есть некоторое количество парового конденсата.



Я беру кусок одножильного алюминиевого провода в изоляции. Открываю на конце трубы вентиль и подношу провод параллельно струе пара. В проводе течёт ток высокого напряжения. Насколько знаю, искра, длинной в сантиметр бывает при тысячах вольт.

Может ли кто-то подробно объяснить явление?

0

По моему это электростатика, трение молекул пара о сопло при срыве струи. Энергия невелика, поэтому съемки в темноте (примерно как миллион китайцев в шелковых трусах на эбонитовой горке)

1

Это камера в телефоне не очень хорошая. Пару часов назад заснял ещё раз с подсветкой сбоку прожектором. Домой приду - выложу. Ещё, что сегодня заметил: в самом начале после открытия вентиля искр нет. Потом постепенно появляются. Известно, что сразу после открытия вентиля температура пара не высокая, может быть около 50 градусов. Также, вначале из трубы вылетает много конденсата. Через пару минут температура поднимается до 120-195 градусов и пар становится более сухим.

Добавлено через 2 часа 20 минут

https://www.youtube.com/watch?v=qV0sPzjvd7c

Просмотрел на компьютере - качество не на много лучше первого видео.
На 02:12 видно, как сильно колбасит проводки. Мне пришлось скрутить два, чтобы добавить жёсткости. На первом видео проводок потолще.
Первая маленькая искра появляется на 02:23.

0

Неплохая электрофорная машина получилась.

Здесь имеют место два явления: отрыв (переход) электронов в пар, скорее всего, с полихлорвиниловой оболочки кабеля, и повышение потенциала за счёт работы, выполняемой против силы электростатического притяжения (явление электростатической индукции). На пальцах: часть электронов перешла в пар (скажем так, "стёрлась" с провода за счёт соударений с молекулами воды, в результате чего часть электронов получила энергию, превышающую работу выхода электрона для данного материала, не важно, ПВХ или алюминия). Получается, что провод за счёт недостатка электронов зарядится положительно, а некая область пара - отрицательно. По факту получаются две обкладки конденсатора, разноимённо заряженные, расстояние между которыми увеличивается со скоростью истечения пара. Напряжение на этом конденсаторе будет

U=Q/C, где Q - заряд на каждой обкладке, C - ёмкость конденсатора.

Ёмкость конденсатора в общем виде можно представить как

С=kS/d, где S - площадь обкладок, d - расстояние между обкладками, k - коэффициент, зависящий от исполнения конденсатора (от формы обкладок и материала между ними).

Для заряженной области пара, улетающей от проволоки, заряд никак не меняется (сколько "наотрывалось" электронов, столько там их и есть), площадь тоже не меняется (ну ладно, несущественно меняется, поскольку пар расширяется), а вот ёмкость при удалении заряженной области пара от проволоки стремительно уменьшается обратно пропорционально расстоянию.

И, по первой приведённой формуле, получается, что напряжение между летящей заряженной областью пара и проволокой возрастает прямо пропорционально расстоянию. Допустим, при отрыве от проволоки расстояние между проволокой и микрооблаком заряженного пара было 0.1 мм (ну, к примеру, неохота считать, какое расстояние можно принять за расстояние при отрыве пара от проволоки), и напряжение между ними за счёт переноса заряда получилось 1 В (тоже например, и тоже неохота считать, сколько электронов при какой температуре при каких материалах и мало ли ещё в зависимости от каких факторов от проволоки наотрывалось). Когда облачко улетит на 1 м, напряжение между проволокой и облачком будет 10000 В, поскольку расстояние увеличилось в 10000 раз, следовательно, и напряжение возросло тоже в 10000 раз. Далее облачко остынет, смешается с воздухом, и электроны из облачка по воздуху стекут в Землю-матушку. И напряжение будет уже между Землёй и проволокой. Судя по фильму, где-то 15 киловольт получается, потому что пробивное напряжение воздуха примерно 1 киловольт на миллиметр.

С влажным паром такого не происходит, поскольку влажный пар является проводником, в отличии от сухого, который является диэлектриком. И в среде влажного пара "оторванные" электроны возвращаются по пару обратно на проволоку за счёт сил взаимного притяжения противоположных зарядов. В очень влажном паре электронов, чья кинетическая энергия больше энергии взаимного притяжения зарядов, очень мало, и напряжение между проволокой и паром будет ну очень низким, может, десятые доли вольта, за счёт существенно меньшего заряда. При уменьшении влажности пара его проводимость будет уменьшаться, и всё меньше электронов будут успевать прилететь назад на проволоку. В общем, будет борьба между скоростью, полученную электроном в результате соударения с молекулами воды, и скоростью, придаваемой электрону энергией взаимного притяжения зарядов. И, чем суше пар, тем вторая из скоростей будет меньше за счёт худшей проводимости пара. И всё больше электронов будут успевать улетать от проволоки.

В общем, красивое, но нисколько не загадочное явление.

2