La termoacustica sarebbe rimasta una scienza teorica per laboratori e aule di fisica, se non fosse stato per le invenzioni precedenti in un altro ramo della fisica: la termodinamica. Ha ricevuto un nuovo periodo di rinascita con l'invenzione del motore termico Stirling. Ciò accadde nel XIX secolo e portò quasi immediatamente a una rivoluzione nel campo tecnico. L'energia termica cominciò ad essere ampiamente utilizzata in tutti i tipi di motori. Ma l'invenzione che esaminiamo oggi riguarda specificamente la termoacustica, la scienza dell'interazione tra suono e calore. Potresti chiedere, cosa c'entrano il motore e il generatore? Risolviamo la cosa in ordine.
Principio di funzionamento di un motore termoacustico
Questo dispositivo improvvisato è letteralmente assemblato con materiali di scarto o addirittura con i loro resti. Tuttavia, ciò non impedisce che venga definito un generatore basato su un motore, che produce elettricità dal calore. Questo fenomeno si basa sul principio di creare onde acustiche fatte passare attraverso un risonatore con due membrane che creano risonanza. Sopra di essi c'è un magnete che vibra da queste onde con una certa frequenza. Ciò provoca la formazione di un campo magnetico che viene catturato dall'induttore. A sua volta, è in grado di produrre corrente elettrica trasmessa al consumatore.
La base di questa invenzione è il modulo superiore: un convertitore o motore termoacustico. Essenzialmente si tratta di un tubo di vetro, diviso in tre zone:
- Zona di riscaldamento – al suo interno viene riscaldata aria o gas;
- Zona rigeneratrice - una sostanza che entra alternativamente in contatto con aria fredda e calda;
- Zona di raffreddamento – in cui la temperatura dell'aria diminuisce.
Materiali e strumenti
Per creare un generatore di motori avremo bisogno dei seguenti ingredienti:
- Tubo in vetro resistente al calore;
- Un pezzo di tubo metallico;
- Diversi angoli idraulici in PVC;
- Un pezzo di tubo di cartone;
- Palla o guanto in gomma per membrane;
- Nastro isolante;
- Un rotolo di lana d'acciaio o spugna per piatti;
- Magnete al neodimio;
- Induttore;
- Un piccolo pezzo di stoffa per lavare i piatti;
- Rivestimento in legno per presa o interruttore esterno;
- Sigillante, colla.
Tra gli strumenti vi consigliamo di avere qualcosa che un vero armeggiatore dovrebbe avere sempre a portata di mano: un coltello, una pinza, un tronchese, un cacciavite, una pistola per colla e una pistola per silicone.
Assemblaggio di un generatore termoacustico
Il design del motore è assemblato sulla base di un telaio in tubi di rame e un tubo di vetro. Ciò che li unisce è un risonatore, una parte importante e insolita di questo motore. È qui che si muovono le onde sonore create dal rigeneratore.
Si tratta di un semplice tubo di cartone, al centro del quale si trova una membrana che impedisce la circolazione dell'aria. Se escludiamo questo elemento, semplicemente non ci saranno vibrazioni nella membrana superiore, che si trova nel collo del risonatore.
L'autore del video ha scelto di tagliare il tubo a metà e di stendere un pezzo di guanto medico di gomma su una delle parti come membrana inferiore. Ha avvolto la giuntura dei frammenti del risonatore collegati con del nastro isolante.
Ha ampliato il collo del risonatore appositamente per migliorare l'effetto delle vibrazioni sonore del rigeneratore sulla membrana superiore. L'ha realizzato con la gomma più densa di un palloncino. Nella parte inferiore del tubo è presente un supporto in legno per un interruttore o presa esterna per la stabilità dell'installazione.
Il motore del tubo di vetro è una provetta con un pezzo di lana d'acciaio o trucioli posizionati al centro. Dopo la zona di rigenerazione dovrebbe avvenire il raffreddamento ad aria, facilitato da un pezzo di stoffa imbevuto di acqua e avvolto attorno al fondo della provetta. A causa del movimento dell'aria attraverso due ambienti a temperatura opposta, si verifica un'intensa generazione di onde sonore.
La parte finale del motore è un piccolo ma potente magnete al neodimio. Crea quindi vibrazioni piccole ma molto frequenti trasmesse dalla membrana sotto l'influenza del suono.
Per trasformare questo motore termoacustico in un generatore abbiamo bisogno di un induttore o di un semplice solenoide.Puoi realizzare tu stesso questo elemento avvolgendo il filo di rame su una bobina, ad esempio dagli attrezzi da pesca. La condizione principale è che il suo diametro interno sia maggiore del diametro del magnete.
Come trasmettitore di energia termica per piccoli impianti, puoi utilizzare una normale candela o un pezzo di alcool secco e allo stesso tempo confrontare la potenza ricevuta da diverse fonti di calore.
Nell'esperimento l'autore dimostra l'effetto di avvicinare l'induttore al magnete e allontanarlo. Poiché in questo circuito elettrico non c'è capacità di accumulo, la differenza è immediatamente evidente.
Fissando la bobina nella zona del campo magnetico, è possibile ricevere elettricità da un tale generatore per alimentare, ad esempio, un pannello LED o luci.
Conclusione
Naturalmente, una simile invenzione oggi non può essere considerata completamente finita e completa. Richiede miglioramenti, poiché l'autore stesso ammette che la vibrazione delle onde sonore è abbastanza evidente. L'alloggiamento del motore è leggero e non contiene stabilizzatori e il design stesso è fragile. Tuttavia, il fatto stesso di generare elettricità dal calore non può essere ignorato. Forse la modernizzazione di questo impianto porterà a un grande passo avanti nel campo dell'energia alternativa e il mondo riceverà finalmente una fonte di energia pulita a basso costo senza danni al nostro pianeta.
