Недавно как бы внезапно глубокой ночью ко мне в голову пришла гениальная идея: как получить в домашних условиях вакуум.
Вакуум — штука очень полезная. Неоднократно я читал сообщения об осуществлении в мелких лабораториях (не школьных, конечно, но где-то уровня средней паршивости университета) управляемой термоядерной реакции. Разумеется, ни о каких электростанциях речи не идёт: энергопотребление установок значительно превышает даже полный выход тепла от реакции. Да и сама реакция (её можно даже сфотографировать) выглядит без всякого пафоса, будучи похоже на обычную электрическую дугу, отличаясь от неё только выходом нейтронов. Но всё равно идея термоядерного реактора захватила моё воображение. Установки, о которых я читал, работали по принципу электростатического сжатия. Мне же пришла в голову мысль осуществить реакцию на встречных пучках. Потенциальный барьер термоядерной реакции составляет всего 100 КэВ. Такая энергия относительно легко достижима. В случае разгона частиц постоянным электрическим полем это означает потенциал в 100 киловольт. Для связки катушки Теслы с генератором Маркса это вполне достижимая величина. Проблемы промышленного термоядерного синтеза совсем не в этом, также как и принципы, которые там используются. Описанным методом вообще невозможно получить положительный выход энергии.
Но прежде, чем думать о малом ядрёном коллайдере, надо хотя бы простой электровакуумный диод смастерить, чтобы провести необходимые побочные исследования. Первой и главной проблемой на пути к диоду является вакуум. Во-первых, вакуум сложно держать. Приходится использовать хитрые приёмы, чтобы не было протечек из воздуха. Во-вторых, вакуум сложно получить. Ну, если быть совсем точным, то это никакие не проблемы, давно они решены. Но оборудование очень дорогое. Свои деньги на такое тратить жалко. Вот Российского фонда фундаментальных исследований — пожалуйста. Одна проблема: гранта там мне никто не даст. Так что приходится придумывать свои решения.
И я таки придумал! Итак, для опыта потребуются: ~13 метров прочного поливочного шланга (желательно, прозрачного), три поворотных водопроводных крана, четыре штуцера-ёлочки, четыре хомута, маленькая стеклянная бутылка, около 5 литров (зависит от диаметра шланга) любого масла (тут важна высокая вязкость и низкое давление насыщенных паров, и, как я прикинул, дешевле всего выйдет фиговое подсолнечное, моторное, почему-то сильно дороже стоит), лампочка от карманного фонаря, медная пластина, провода, ведро.
Вакуум будет получаться в бутылке (её нижней части, если быть точным), поэтому там будет экспериментальная установка. Она будет представлять собой медную платину и находящуюся рядом с ней лампочку со снятым стеклом. К ней должны вести три провода: два к контактам лампочки и один к пластине. Держаться на месте вся конструкция будет за счёт жёсткости проводов, прикреплённых в свою очередь, к горлышку. Дальше от этих проводов будут идти более тонкие, уже подключаемые к внешним приборам. Как вариант, вместо проводов можно использовать стальные стержни от сварочных электродов. После того, как провода укреплены и выведены, горлышко покрывается эпоксидкой, и на него насаживается разогретый шланг. Его короткий отрезок идёт до первого крана со штуцером. От него ещё один до ещё одного такого же. Третий же кран будет расположен на самом конце шланга, спустя 12 его метров. Всё, установка готова.
В начале эксперимента все краны открыты. Бутылка стоит прямо. Вся конструкция заполняется маслом, причём так, чтобы внутри не оставалось пузырьков воздуха (пусть идеала не добиться, но надо стараться). После этого третий кран закрывается. Теперь бутылка переворачивается в рабочее положение вверх дном. Нижний конец шланга теперь надо спустить на 12 метров. В данном случае мне повезло: примерно на такой высоте от земли у меня дома окна находятся. Помним, что конструкция заполнена маслом. Ясно, что на нижний кран изнутри давит весь столб масла, причём с давлением ровно в одну атмосферу.
На уровне земли ставится ведро с небольшим количеством масла (ровно таким, чтобы кран можно было в нём полностью скрыть. Это и делается. После чего кран открывается. До этого момента между маслом в шланге и в ведре был перепад в одну атмосферу. Но после открытия перепад должен исчезнуть. Не может не исчезнуть. Иными словами, если раньше сумма давления масла в бутылке наверху (одна атмосфера: вспомним, что именно при таком давлении система заполнялась) и столба масла составляла две атмосферы, то теперь она должна составить одну атмосферу.
Давление столба прямо зависит от его высоты. Исчезнуть оно не может, если только столб полностью не упадёт. Но упасть он не может, ведь тогда давление внизу станет нулевым. Значит, столб упадёт совсем чуть-чуть, оставив вверху бутылки полость с вакуумом. Есть!
Вакуум получен. Но его надо сохранить. Вакуумные соединения — штука сложная. Но я придумал, как без них обойтись. Ведь вакуум есть только в верхней части бутылки, где никаких соединений нет. В остальных местах всё заполнено маслом. А масло — не воздух, оно так просто свистеть не будет.
Поэтому верхние два крана закрываются, а длинную часть шланга можно отсоединять. Отрезок шланга между двумя верхними кранами перед этим изгибается коленом. Так что, даже если пузырёк воздуха пройдёт через второй кран, он останется в колене. Конечно, давление масла при этом возрастёт, и оно должно было бы подняться. Но для этого есть первый кран. Он уже держит не перепад воздух-масло, а масло-масло. Причём перепад незначительный: в один пузырёк воздуха. Такое он уже выдержит.
Что же до эксперимента, то тут всё просто. На лампочку подаётся накал — штатное напряжение в три вольта. С раскалённой спирали идёт термоэлектронная эмиссия. Между же одним (любым) контактом лампочки и пластиной прикладывается более высокое напряжение. Самый простой выход: из сети. Только надо последовательно подключить какой-нибудь мощный прибор типа нагревателя, чтобы обезопасить себя на случай пробоя.
В ходе эксперимента я хочу: изучить возможность получения вакуума таким способом; исследовать вольт-амперную характеристику полученного диода; определить влияние магнитного поля на поток электронов в диоде.