ого  поля
происходит за счет того,  что в жидкости могут находиться  или
возникать под   действием поля свободные ионы.  Они становятся
центрами ориентации полярных молекул,  т.е.  источниками заря-
женных групп, для которых в электрическом поле возможно движе-
ние типа электрофореза. Количество движения таким образом, пе-
реносится от слоя к слою поперек потока.
   
     Другая возможность  образования групп-ориентация полярных
молекул, имеющих  постоянный дипольный момент. Молекулы следят
за электрическим полем, ориентируясь поперек потока : для пре-
одоления доплнительного сопротивления нужны затраты энергии.

       4.3     ЯВЛЕНИЕ СВЕРХТЕКУЧЕСТИ.

     Особыми вязкостными свойствами обладает жидкий гелий, ко-
торый при   понижении  температуры  испытывает фазовый переход
второго рода, превращаясь в сверхтекучую модификацию гелия ---
Не II.    Причем в Не II превращается не весь гелий,  а только
часть, т.е. при температуре ниже - - перехода (Т=2.17 К) гелий
можно представить  себе состоящим из двух компонент - нормаль-
ный, свойства  которого аналогичны свойствам гелия до перехода
(Не I)   и сверхтекучей ,  вязкость которой чрезвычайно мала (
меньше 1.0е-1 ).
   
     Компоненты могут двигаться независимо друг от друга, при-
чем движение   сверхтекучей  компоненты не связано с переносом
тепла ( ее энтропия равна нулю).
     
     Низкая вязкость  гелия  позволяет  использовать его в ка-
честве смазки, например в подшипниках.
   
     Свойство сверхтекучей компоненты легко проникать в малей-
шую щель делает Не II удобным для поиска течей:  погружение  в
Не II - самая строгая проверка герметичности.
     
     Малая ширина перехода ( 1.0е- К )  позволяет использовать
его как опорную точку при измерении температуры.

       4.3.1    СВЕРХПРОВОДИМОСТЬ.

     Благодаря встречному  конвективному  движению двух компо-
нент тепло-передача в Не II происходит без переноса массы,   в
результате чего   теплопроводность  Не  II чрезвычайно высока.
Проявляется это, например, в прекращении кипения после II- пе-
рехода - теплопроводность настолько высока,  что пузырьки газа
образоваться не могут и испарение происходит с поверхности.
   
     Благодаря сверхвысокой  теплопроводности Не II может слу-
жить хорошим хладоагентом для охлаждения.
   
     Для различных целей физики низких температур часто требу-
ются тепловые   ключи  - устройства,  теплопроводность которых
можно менять по своему усмотрению. Одной из возможных реализа-
ций теплового ключа является трубка, наполненная гелием, кото-
рый мы, меняя давление можем переводить изсвехтекучего состоя-
ния в нормальное и обратно.

       4.3.2    ТЕРМОМЕХАНИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.

     Если нагреть Не II в одном из сосудов ,сообщающихся между
собой через тонкий капилляр или пористую перегородку, то в нем
за счет перехода в обычную понизится концентрация сверхтекучей
компоненты. Т.к.  сверхтекучая компонента, стремясь к установ-
лению равновесия,  будет по капилляру поступать из ненагретого
сосуда, а  нормальная компонента из нагретого выходить не  бу-
дет, уровень гелия в нагреваемом сосуде увеличится .
   
     Этот эффект  может  быть использован для создания своеоб-
разных насосов Не II .

       4.3.3    МЕХАНО-КАЛОРИЧЕСКИЙ ЭФФЕКТ.

     Если повысить давление в одном из сосудов , рассматривае-
мых в   предыдущем  пункте,   заполненных  Не ,  находящемся в
сверхтекучем состоянии,  то сквозь  капилляр  будет  протекать
только сверхтекучая компонента.
   
     Сверхтекучая компонента  теплоту из сосуда ,  из которого
она вытекает ,  не уносит,  вследствие чего температура внутри
этого сосуда будет повышаться. Температура же сосуда , в кото-
рый притекает сверхтекучая компонента будет уменьшаться.
     
     На основе  этого эффекта П.Л.Капицей был построен охлади-
тель. Одна ступень охладителя давала перепад температур 0.4 К.
   
     Достоинствами метода является то,  что его холодопроизво-
дительность не уменьшается с понижением температуры.
   
     Используя Не II ка холодильный агент возможно в  принципе
приблизиться сколь угодно близко к температуре абсолютного ну-
ля.

       4.3.4    ПЕРЕНОС ПО ПЛЕНКЕ.

     Поверхность тела,  соприкасающегося с Не  II  покрывается
пленкой сверхтекучего гелия,  по которой может происходить пе-
ренос жидкости из оного сосуда в другой.
   
     Так, например ,  пустой сткан,  погруженный не до краев в
Не II через некоторое время заполнится гелием.  Скорость пере-
носа от разности уровней жидкости не зависит ,  и определяется
только периметром стенок в самом узком месте соединения.
   
     Поскольку тонкую пленку можно рассматривать как капилляр,
то при переносе гелия на пленке  имеет  место  термохимический
эффект. Можно  усилить эффект , увеличив периметр тела, соеди-
няющего два сосуда, например, вставив пучок проволок.
   
     Эффект нашел применение для разделения изотопов гелия Не-
3 и Не-4. Не-3 не свехтекучий, и по пленке сосуда, содержащего
смесь изотопов удаляется сам собой только изотоп Не-4.
     Движение пленки можно остановить ,  если поместить пленку
между обкладками конденсатора,  на который подано напряжение с
частотой 40-50 Герц.

       4.4.1    ЭФФЕКТ ТОМСА.

     Сопротивление , оказываемое трубопроводом потоку жидкости
при ламинарном режиме течения меньше , чем при турбулентном.
     
     В 1948 г. Б.Томс ( Англия ) установил, что при добавлении
в воду полимерной добавки трение между турбулентным потоком  и
трубопроводом значительно снижается .
     
     Сам Томс работал с полиметилметакрилатом,  растворенным в
монохлорбензоле; в   последующие  годы ученые и изобретатели в
различных странах нашли много других присадок,  работающих еще
более эффективно.
     
     Практическое применение эффекта Томса весьма разнообразно
: по  традиции "смазывают" различными присадками трубопроводы,
"смазывают" полимерами морские и речные суда, напорные колонны
глубоких скважин и т.д.
     
     Эффект Томса  обуславливается  образованием  на   границе
твердое тело-жидкость молекулярных растворов,  которые ограни-
чивают турбулентность потока.  Установлено , что добавка поли-
меров более  эффективно действует при высоких скоростях потока
, где развивающаяся турбулентность потока больше.

     Патент США N 3435796 :  В устройстве,  уменьшающем сопро-
тивление подводного аппарата,  используется слабый раствор по-
лимера, образующий  в пограничном слое забортной воды при сме-
щении подогретой    жидкой  смеси  либо  гранулированного  или
порошкообразного полимера с морской водой.  Подогретая  жидкая
смесь представляет   собой  дисперсию  макромолекул  полимера,
растворимую в морс при температуре окружающей среды,   но  не-
растворимую в воде температуре выше 70 градус Цельсия.Когда по-
догретая жидкая смесь попадает в холодную воду  при  соответс-
твующих условиях   окружающей  среды,  микрочастицы набухают и
растворяются, образуя  клейкую массу. В пограничном слое обте-
кающего потока они образуют молекулярный раствор макромолекул,
препятствуя турбулизации потока.

     А.с. N 244032:  Способ снижения потерь напора при переме-
щении жидкости по трубопроводу,  отличающийся тем, что с целью
достижения жидкостью свойства псевдопластичности, в нее вводят
длинноцепочный полимер,  например полиакриламид, в колличестве
0,01-0,2% по весу.

     Снижение гидродинамического сопротивления может  быть  до
за счет образования под воздействием какого-либо поля из моле-
кул самой жидкости присадок, аналогичных по свойствам полимер-
ным молекулам.

     А.с. N 364493:  Способ снижения гидродинамического сопро-
тивления движению тел,  например,  судов, путем уменьшения сил
трения в пограничном слое, отличающийся тем, что с целью упро-
щения способа и повышения его эксплуатационной надежности  пу-
тем исключения   подачи  в пограничные слои высокомолекулярных
составов, в  пограничном слое создают  электромагнитное  поле,
генерирующее комплексы молекул.
  
     Применение способа  по п.1 для решения внутренней задачи,
например, для  снижения сопротивления жидкости в трубопроводе.

    4.4.2. С к а ч о к  у п л о т н е н и я.

     Что такое лобовое сопротивление при обтекании твердых тел
потоком жидкости или газа - общеизвестно.  Однако, кроме лобо-
вого сопротивления,  при обтекании  возникает  так  называемое
волновое сопротивление,  являющееся результатом затрат энергии
на образование акустических или ударных волн.  В газе,  напри-
мер, ударные волны возникают при образовании скачка уплотнения
у лобовой поверхности тела при обтекании его сверхзвуковым по-
током газа. При образовании скачка уплотнения резко увеличива-
ется плотность,  температура, давление и скорость вещества по-
тока; в   результате  могут иметь место процессы диссоциации и
ионизации молекул,  сопровождающиеся мощным световым излучени-
ем. Световое    излучение может сильно разогреть как газ перед
фронтомволны, так и поверхность движущегося тела.

    4.4.3. Э ф ф е к т  К о а н д а.

     Румынский ученый Генри Коанд в 1932 году установил,   что
струя жидкости,  вытекающая из сопла, стремится отклониться по
направлению к стенке и при определенных условиях  прилипает  к
ней. Это обьясняется тем, что боковая стенка препятствует сво-
бодному поступлению воздуха с одной стороны  струи,   создавая
вихрь в   зоне и пониженоого давления.  Аналогично и поведение
струи газа.  На основе этого эффекта строится одна  из  ветвей
пневмоники (струйной автоматики).

    4.4.4. Э ф ф е к т  в о р о н к и.

     Если уровень  жидкости  в  сосуде с открытой поверхностью
понизится до определенного уровня при свободном сливе жидкости
че отверстие в нижней части сосуда, то на поверхности жидкости
об водоворот (т.е.  вихревое движение воды),  который на  ред-
кость устойчив, и нарушить его трудно.

    4.5. Э ф ф е к т  М а г н у с а.

     Если твердый цилиндр вращется вокруг продольной оси в на-
бегающем потоке жидкости или газа,  то он увлекает во вращение
прилегающие к  нему слои жидкости или газа; в результате окру-
жающая среда движется отнительно цилиндра не  только  поступа-
тельно, но  еще и вращается вокруг него.  В той зоне, где нап-
равление поступательного и вращательного  движения  совпадают,
результирующая скорость   движения окружающей средыпревосходит
скорость потока.  С противоположной  стороны  цилиндра  поток,
возникающий из-за  вращения,  противодействует поступательному
потоку и результирующая скорость падает.  А из закона Бернулли
известно, что  в тех местах, где скорость больше, давление по-
нижено и наоборот.  Поэтому с разных сторонна вращающийся  ци-
линдр действуют разные силы. В итоге появляется результирующая
сила, которая всегда направлена перпендикулярно образующим ци-
линдра и потоку.
   
     Естественно, что  такая  же  сила  возникает при движении
вращающейся сферы в вязкой жидкости или газе (вспомните круче-
ны футболе,    тенисе волейболе).  На основе эффекта Магнуса в
свое время был  построен  корабль  с  вращающимися  цилиндрами
вместо парусов. Конечно, эти цилиндры работали в качестве дви-
гателя только при боковом ветре.
   
     В эффекте Магнуса взаимосвязаны:  направление и  скорость
потока, направление и величина угловой скорости, направление и
величина возникающей силы. Соответственно можно измерять поток
и угловую скорость.

     Патент США N 3587327:  В устройстве для измерения угловой
скорости и индикации направления вращения газовая струя разде-
ляется на две струи,  каждая из которых тангенциально касается
противоположных сторон диска неподвижно закрепленного на акси-
ально вращающемся валу.  Вращение диска накладывается на струи
разность давлений,  величина которых пропорциональна  скорости
вращения вала.   В зависимости от направления вращения вала на
ту или другую струю накладывается большее относительное давле-
ние.

     А.с. N 514616: Способ разделения неоднородных жидких сред
на легкую тяжелую фракции,  предусматривает общее  воздействие
на поток разделяемой среды центробежного и гравитационного по-
лей отличающийся тем, что с целью повышения эффективности, по-
ток разделяемой  среды при воздействии на него центробежного и
гравитационного полей перемещают ввиде ряда,  например, парал-
лельных слоев   с расстоянием между слоями,  меньшими величины
диаметра частиц тяжелой фракции,  и последовательно возрастаю-
щими при переходе от одного слоя к другому, скоростями обеспе-
чивающими градиент скорости,  направленной перпендикулярно пе-
ремещению слоев   жидкости и создающий вращение частиц тяжелой
фракции вокруг своей оси,  и гидродинамическую подьемную силу,
например силу эффекта Магнуса.

    4.6. Дросселирование жидкостей и газов.
   
     Дросселирование - расширение жидкости,  пара или газа при
прохождении через дроссель - местное гидродинамическое  сопро-
тивление (сужение трубопровода,  вентиль, кран и другие), соп-
ровождающиеся изменением температур.   Дросселирование  широко
применяется для   измерения  и регулирования расхода жидкостей
газов.

    4.6.1. Э ф ф е к т  Д ж о у л я - Т о м с о н а.
   
     (Дроссельэффект) заключается в изменении температуры газа
при его   адиабатическом (без теплообмена с окружающей средой)
дросселировании, т.е.   протекании через пористую перегородку,
диафрагму или вентель.  Эффект называется положительным,  если
температура газа при адиабатическом дросселировании  понижает-
ся, и отрицательным, если она повышается. Для каждого реально-
го газа существует точка инверсии - значение  температуры  при
которой измеряется  знак эффекта.  Для воздуха и многих других
газов точка инверсии лежит выше комнатной  температуры  и  они
охлаждаются в процессе Джоуля-Томсона.  Дросселирование - один
из основных процессов,  применяемых в технике снижения газов и
получения сверхнизких температур.

     А.с.257801: Способ  определения термодинамических величин
газов, например,  энтальции, путем термостатирования исходного
газа, дросселирования его с последующим измерением тепла, под-
веденного к газу,  отличающийся тем,  что с целью  определения
термодинамических величин газов с отрицательным эффектом Джоу-
ля-Томсона, газ  после дросселирования охлаждают  до  первона-
чальной температуры,    затем  нагревают  до температуры после
дросселя с измерением подведенного к нему тепла и по известным
соотношениям определяют искомые величины.

    4.7. Гидравлические удары.

     Быстрое перекрытие  трубопровода  с  движущейся жидкостью
вызывает резкое повышение давления, которое распределяет упру-
гой волны сжатия по трубопроводу против течения жидкости.  Эта
волна несет с собой энергию,  полученную за счет  кинетической
энергии жидкости.    Подход  волны к какому-нибудь препятствию
(изгибу трубопровода,  задвижке и т.д.)  вызывает явление гид-
равлического удара.    Ослабление  гидравлического удара может
быть достигнуто или увеличением времени  перекрытия,   или  же
включением каких-либо,    демпферов поглощающих энергию волны.
Для увеличения силы удара целесообразно применять жидкости без
неоднородностей и мгновенные перекрытия.  Обычно вслед за гид-
равлическим ударом следует удар кавитационный, возникающий из-
за понижения давления за фронтом ударной волны сжатия (о кави-
тации смотри раздел 4.8).  Волны сжатия в  жидкости  возникают
также при   различного  рода врывных явлениях в движущейся или
покоящейся жидкости (глубинные бомбы).

     Патент США N 3118417:  Способ укрепления  морского  якоря
заключается в  следующем.  Подвижной якорь опускают в воду над
тем местом,  где он должен быть поставлен.  Поток  воду  через
расположенную над  якорем колонну поступает в ограниченную по-
лость где давление меньше давления жидкости в колонне и в  ок-
ружающей среде.   Резко остановленный поток воды передает гид-
равлический удар   на  якорь,    что   обеспечивает   введение
последнего в грунт.

     А.с. N 269045: Способ повышения динамической устойчивости
энергосистемы при аварии на линии электропередач путем  сниже-
ния мощности   гидротурбины,   отличающийся  тем,  что с целью
уменьшения напора перед гидротурбиной создают отрица гидравли-
ческий удар путем отвода части потока,  например в резервуаре.

     А.с. N  348806:  Способ размерной электрохимической обра-
ботки с регулированием рабочего  зазора  путем  переодического
соприкосновения электродов   с последующим отводом электрода -
инструмента на заданную величину,  отличающийся тем,  что  для
отвоинструмента используют силу гидравлического удара,  возни-
кающего в электролите, подаваемом в рабочий зазор.

    4.7.1. Электро - гидравлический удар.

     Волну сжатия в жидкости можно вызвать  также  мощным  им-
пульсным электрическим разрядом между электродами, помещенными
в жидкость (электрогидравлический эффект Юткина).   Чем  круче
фронт электрического импульса,  чем менее сжатая жидкость, тем
выше давление в ударе и тем "бризантнее" электрогидравлический
. Электрогидравлический удар применяется при холодной обработ-
ке металлов, приразрушении горных пород, для диамульсации жид-
костей, интенсификации химических реакций и т.д.

     Патент США  N 3566447:  Формирование пластических тел при
помощи гидравлического удара высокой энергии. Патентуется гид-
раввлическая система  в которой столб жидкости,  находящийся в
баке гидропушки, напрвляется на заготовку. Для проведения жид-
кости в движение в указанном столбе жидкости производят элект-
рический разряд,  в результате чего генерируется  направленная
на заготовку волна,  которая в сочетании с собственным высоким
давлением жидкости осуществляет деформацию заготовки. Скорость
струи напрвляемой   на  заготовку,  составляет от 100 до 10000
м/с.

     В США эффект Юткина применяют для очистки  электродов  от
налипшего на   них при электролизе металлов,  а в Польше - для
упрочения стальных колец турбогенераторов.  При этом стоимость
операций, как правило, снижается.

     А.с. N 117562: Способ получения коллоидов металлов и уст-
ройство для осуществления при применении  высокого  напряжения
за счет  электрогидравлического удара между микрочастицами ма-
териала, диспергированного в жидкости.

     Ударная волна возникающая в воде  при  быстром  испарении
металлических стержней  электрическим током (см.  ниже А.с.  N
129945) вполне  пригодна для разрушения валунов и других креп-
ких материалов,   для разбивки бетонных фундаментов,  зачистки
окальных оснований гидротехнических сооружений и других  работ
связанных с разрушением. Приведенные примеры иллюстрируют при-
менение эффекта.  Ниже даны примеры того, каким способом можно
получить или усилить электрогидравлический удар.

     В японском патенте N 13120 (1965)  описан способ электро-
гидравлической формовки ртутно-серебрянными электродами.   При
парименении таких электродов сила ударной волны в воде возрас-
тает, так как к давлению плотной плазмы, образующейся в канале
разряда прибавляется   давление паров ртути.  Применение этого
способа позволяет заметно уменьшить емкость конденсаторной ба-
тареи.

     А.с. N 119074:  Устройство для получения свервысоких гид-
равлических давлений предназначенное для осуществления способа
по А.с. N 105011, выполненное ввиде цилиндрической камеры, со-
общенной одним концом с трубопроводом,  подающим жидкость,   а
другим - с ресивером,  отличающееся тем,  что с целью создания
электрогидравлических степеней сжатия применены искровые  про-
межутки, располагаемы по длине камеры на определенном расстоя-
нии друг от друга.

     А.с. N 129945:  Способ получения высоких  и  сверхвысоких
давлений для  создания электрогидравлических ударов,  отличаю-
щийся тем,  что высокие и сверхвысокие давления в жидкости по-
лучают путем   испарения в ней действием эмульсного заряда то-
копроводящих элементов в виде проволоки,   ленты  или  трубки,
замыкающих электроды.