Батарея, которая работает уже 180 лет
Представьте, что у вас на работе что-то шумит на протяжении 175 лет. Если даже во время проверки пожарной сигнализации хочется бежать на улицу без оглядки, то какие чувства может вызвать 175-летний звон? А ведь такое есть – в Кларендонской лаборатории Оксфордского университета на протяжении всего этого времени идет самый долгий эксперимент с вечно трезвонящим звонком.
Ладно, на самом деле все не так страшно – звон не очень громкий, и, учитывая всю важность эксперимента, ученые готовы потерпеть. Дело в том, что сам звонок не представляет особого интереса, а вот батареи, от которых он работает, все еще остаются не до конца решенной задачей для физиков. Именно благодаря этим аккумуляторам звонок звенит так долго. Возможно, если бы ученым удалось полностью понять принцип их работы, а потом модифицировать и применить к современной технике, когда-нибудь мы бы получили гаджеты, заряд которых не иссякает годами! Подзарядил смартфон один раз и пользуешься всю жизнь – но пока это звучит как фантастика.
Так что вернемся к реальности. Замбониев столб, сухая гальваническая батарея, электростатическая батарея – у этого устройства много названий. Придумал его итальянский физик Джузеппе Замбони в попытках конкурировать с самим Алессандро Вольтой в начале XIX века. В противовес Вольтову столбу, в основе которого были цинковые и медные пластинки в растворе серной кислоты, Замбони использовал другие материалы.
В стеклянную трубку стопкой кладутся слои бумажных или фланелевых дисков, покрытых цинковой или серебряной фольгой с одной стороны и диоксидом марганца с другой. Между ними вложена бумага, которая выступает в качестве проводника тока, – это классический вариант сухой гальванической батареи. Звучит, конечно, сложновато, но можно постараться вспомнить уроки химии. «Гальванический» – значит, ток возникает от химического источника. Чаще всего это разные металлы и/или их оксиды, и в зависимости от их электрохимического потенциала электродвижущая сила (ЭДС) батареи будет больше или меньше.
Вот и Замбони часто экспериментировал с материалами, и, чтобы узнать, из чего именно состоит батарея в Оксфордском университете, ученым придется ее вскрыть, что нарушит весь этот длительный эксперимент. Однако им известно наверняка, что у сухой батареи очень большая емкость и малый расход энергии из-за слабой силы тока – столб, так сказать, «ленится» и применяет минимум своих сил, из-за чего их хватает уже на 175 лет. Кстати, Книга рекордов Гиннесса поэтому и присвоила ему титул самой долговечной батареи в мире.
Если вспомнить, что в честь Вольты названа единица измерения, а его портрет висит почти в каждом кабинете физике в школе, можно догадаться, что в той конкурентной борьбе Замбони проиграл. Тем не менее, сухая батарея была популярна в Европе при жизни создателя и легла в основу не только Оксфордского звонка, но и маятников в Музее истории физики Падуанского университета и в Институте физики в Модене. Оба устройства работали около ста лет и продолжали функционировать до смерти Замбони, поэтому он называл свои изобретения «вечными электромоторами».
Джузеппе Замбони.
Сам Оксфордский звонок изготовили в мастерской Уоткина и Хилла в 1840 году, о чем гласит вручную выведенная на нем надпись «Made in 1840». Позже его купил профессор физики Роберт Уокер (Robert Walker), который и позволил ему звонить и дальше в стенах Оксфордского университета. Между двумя чашами, подключенными к сухим батареям, установлен шарик, и по принципу маятника он поочередно касается то одной, то другой, вызывая звон.
При каждом ударе о чашу батарея подает всего 1 наноампер тока, но этого достаточно, чтобы приводить шарик в движение. Кстати, звонок тихий как раз из-за малой подачи тока – шарик еле-еле касается чаш, а также потому, что вся конструкция спрятана в витрине за двумя слоями стекла.
Пристальнее вглядитесь в надпись! Да, там написано *set up in 1840* (*запущен в 1840*).
Частота колебания шарика составляет 2 Гц, то есть два раза в секунду. По подсчетам наблюдателей, он прозвонил уже около 10 млрд раз и останавливаться в ближайшее время не собирается. Тем не менее, вопреки убеждению Замбони, ни другие его маятники, ни Оксфордский электрический звонок нельзя считать чем-то вроде вечного двигателя. Устройство работает до сих пор лишь благодаря большой емкости замбониевых столбов. Ученые не знают, когда замолчит звонок, – вероятно, когда сами чаши механически износятся. А пока он продолжает звонить, звонить и звонить.
