A preparação de eletro Pontes de Polar dielétricos líquidos

O objetivo geral deste procedimento é criar e estudar pontes líquidas eletro-hidrodinâmicas entre dois recipientes cheios de líquido polar puro. Isso é feito colocando primeiro dois béqueres em plataformas isolantes, aproximando-os e enchendo-os com um líquido polar puro. O segundo passo é submergir eletrodos de platina pura em cada um dos béqueres.

Em seguida, uma tensão CC de cerca de 15 quilovolts é aplicada entre os eletrodos, o que cria uma ponte líquida entre os béqueres. A etapa final é separar os copos por alguns centímetros para criar uma conexão de líquido suspensa livre. Em última análise, esses experimentos mostram que essas pontes líquidas têm uma estabilidade operacional bem definida, possuem padrões de fluxo complexos e emitem radiação térmica com base em gravação de vídeo de alta velocidade, visível e infravermelho.

As implicações dessa técnica se estendem à ciência ambiental, tecnologia de processos e microbiologia, porque campos elétricos da mesma magnitude são comumente encontrados na natureza e podem ser empregados no fabricante de materiais avançados. Embora esse método possa fornecer informações sobre água, física, química e biologia, ele também pode ser aplicado a outros sistemas. Álcoois, DMO acetona, glicerol, qualquer líquido com um forte momento de dipolo permanente e uma baixa condutividade.

Prepare-se para a configuração do experimento usando luvas descartáveis sem pó para evitar a contaminação do aparelho. Em seguida, verifique se todas as superfícies que entrarão em contato com o líquido sob o estudo estão limpas. Este vídeo se concentrará em um sistema de ponte horizontal composto por duas plataformas de altura ajustável em uma superfície nivelada e não condutora.

As duas plataformas devem ter a mesma altura com uma plataforma fixa no lugar. A outra plataforma é montada em um estágio linear motorizado que pode viajar pelo menos 25 milímetros horizontalmente. Uma folha de acrílico isolante é fixada no topo de cada plataforma de forma que fique pendurada em pelo menos 10 milímetros em todos os lados.

As folhas são grossas o suficiente para evitar quebras na tensão máxima planejada. Agora prepare o aparelho elétrico. Comece com uma fonte de alimentação de alta tensão conectada corretamente com sua saída desativada.

Obtenha um fio de alta tensão e um fio terra, cada um com um clipe jacaré soldado em uma extremidade. Conecte um fio a cada um dos terminais de alta tensão e terra da fonte de alimentação, mantendo as garras jacaré livres. Em seguida, construa suportes para os eletrodos em cada plataforma.

Para cada suporte, prenda uma haste isolante rígida a um suporte de anel para que a haste se estenda horizontalmente sobre uma plataforma. Coloque o fio de alta tensão sobre o suporte da plataforma fixa. Prenda o fio no suporte de forma que o clipe jacaré fique suspenso acima da plataforma.

Prenda o fio terra no outro suporte de forma que sua garra jacaré fique suspensa sobre a plataforma móvel. Em seguida, conecte um eletrodo de platina com mais de 99% de pureza ao clipe jacaré do fio terra. Conecte um eletrodo de platina idêntico ao fio de alta tensão.

O próximo passo é introduzir o líquido aqui, água deionizada. Este experimento usa dois pratos cristalizadores de 60 mililitros para reter o líquido. Encha cada recipiente dentro de um a cinco milímetros da borda, cerca de 67 gramas de água antes de prosseguir.

Use um medidor de condutividade para ter certeza de que a condutividade é inferior a um microsiemens por centímetro. Quando estiver pronto, coloque um recipiente em cada uma das plataformas isolantes. Organize-os de forma que eles entrem em contato fisicamente em um local, neste caso nos bicos.

Em seguida, ajuste as alturas da plataforma para que o líquido entre em contato apenas com os eletrodos de platina e não com os clipes ou fios jacaré. Em seguida, posicione os eletrodos de platina nos recipientes cheios de líquido de forma que fiquem a no mínimo 15 milímetros da posição de contato onde a ponte se formará, se desejado. Molhe a ponta de uma pipeta no fluido e use-a para molhar os bicos como um auxílio para a ignição da ponte.

Antes de aplicar energia ao experimento, verifique sua segurança elétrica. Além disso, certifique-se de que todas as superfícies estejam secas e que não haja líquido nas plataformas de isolamento. Com a saída da fonte de alimentação ainda desabilitada, configure-a para o experimento.

Defina o limite de corrente de modo a fornecer não mais do que cinco a seis miliamperes de corrente. Além disso, certifique-se de que a fonte de alimentação esteja configurada para fornecer zero volts. Em seguida, habilite a saída da fonte de alimentação e aumente lentamente o limite de tensão a uma taxa de cerca de 250 volts por segundo.

Monitore as embarcações e observe quando ocorre a ignição da ponte. A tensão na qual isso ocorre é o limite aproximado de ignição. Confirme a ignição da ponte observando um fluxo constante de líquido fluindo entre os dois recipientes.

Este vídeo de alta velocidade de um experimento semelhante fornece um exemplo de ignição de ponte e o estabelecimento de um fluxo constante. Agora, dependendo do líquido, aumente a tensão para 10 a 15 quilovolts e a corrente para cerca de 1000 miliamperes para ajustar a ponte para extensão. Quando isso for feito, use o estágio de translação para mover a embarcação conectada ao terminal de aterramento.

Converta o vaso para que a ponte seja estendida um milímetro por quilovolt de tensão aplicada até 25 milímetros em 30 a 60 segundos. Ajustes adicionais podem ser feitos, se necessário. A extensão da ponte é demonstrada neste videoclipe de um experimento comparável.

Uma ponte estável pode durar muitas horas para extinguir a ponte, desativar a saída da fonte de alimentação de alta tensão e esperar vários segundos para que os capacitores descarreguem. Pegue um bastão morto e aproxime-se do sistema. Use o bastão morto para causar curto-circuito nos porta-eletrodos.

Feito isso, é seguro manusear todas as peças previamente energizadas plotadas. Aqui está a relação de tensão atual para pontes horizontais de água líquida. Essas pontes foram obtidas com lacunas de 0, 5, 10 e 15 milímetros à medida que a tensão era aumentada de zero.

Uma região de estabilidade é delimitada por um limite inferior abaixo do qual nenhuma ponte líquida se formará e um limite superior acima do qual as pontes são instáveis. As inserções rotuladas de um a quatro mostram a ruptura de uma ponte de 15 milímetros além do limite superior. A maioria das pontes com extensão de cinco milímetros ou mais tem uma dissipação de potência total entre 10 e 20 watts.

Neste vídeo termográfico, uma ponte horizontal de água é acesa em um sistema com uma separação inicial de zero milímetros. Uma vez que a ponte é estabelecida, o fluxo de corrente leva ao inchaço de vários milímetros de diâmetro. Quando a ponte é estendida, o diâmetro sofre flutuações de baixa frequência.

As ondas de superfície visíveis fornecem evidências de oscilações de alta frequência no sistema. Quando a energia não é mais fornecida ao sistema, a ponte reduz seu diâmetro. Eventualmente, as instabilidades interrompem a ponte e formam uma sequência de gotículas que migram no campo elétrico após seu desenvolvimento.

Essa técnica abriu caminho para pesquisadores no campo da tecnologia da água explorarem como os campos eletromagnéticos afetam a qualidade da água. A ponte é um laboratório por si só e abre novas possibilidades não disponíveis anteriormente. Depois de assistir a este vídeo, você deve ter uma boa compreensão de como criar uma ponte líquida flutuante horizontal e, portanto, um novo estado líquido para experimentar conforme descrito no manuscrito, essas pontes também podem ser criadas verticalmente.