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Dec 10, 2023

本当に電気なしで水を汲み上げることができるのでしょうか？

Rhett Alleyne Sono stupito dal numero di video che vedo su YouTube e TikTok

レット・アレイン

水を汲み上げる斬新な方法を紹介する YouTube や TikTok ビデオの数には驚きますが、全世界はほとんど水で動いているので、それは当然のことだと思います。 これまで見たことがない場合は、誰かがパイプを水に突き刺し、前後に揺すって、突然無限の量の液体を噴出し始める様子が描かれていることがよくあります。 それは魔法のように見えます。明らかな動力源はありませんが、時には屋外の水域から、時には人が水を補充し続ける容器から、水が流れ続けます。 これらのデバイスは「フリー エネルギー」、つまり明確な起源のないエネルギーで動作しているようなものです。

実際に「フリーエネルギー」ウォーターポンプを作ることはできるでしょうか?

物理学のネタバレ注意: 実際には、外部電源を必要とせずに水を動かす方法が 2 つあります。ただし、それはフリー エネルギーで動かすことと同じではありません。

一つ目の方法はサイフォンポンプです。 これは非常に一般的で、セットアップが非常に簡単です。 簡単なデモンストレーションに必要なものは、コップ一杯の飲料水と曲がりやすいストローです。 グラスをほぼ上部まで満たします。 次に、ストローを曲げて、短い方の端をグラスに差し込み、長い方の部分を縁に掛けます。 これは次のようになります。

次に、状況は少し奇妙になります。 ストローの長い部分を最後まで水が出るまで吸います。 次に、グラスの中の水のレベルよりも低いことを確認しながら、その端を放します。 ストローの端から水が溢れ出すので、屋外かシンクの近くにいるといいでしょう。 それでおしまい。 サイフォンポンプを作りました。

次の 2 つの条件が当てはまる限り、水は流れ続けます (キッチン カウンターを汚す可能性があります): ストローの出口がグラスの水面より低くなければならず、入口側が水中にある必要があります。 。 単純。

しかし、これはどのように機能するのでしょうか? これはそのセットアップの図で、曲がったストローを水が流れています。 ストローの一部は水の入ったグラスに浸され、一部は端から垂れ下がっているため、水は自由端から「落ちる」可能性があります。

ジェレミー・ホワイト

ケイト・ニブス

ジェレミー・ホワイト

WIREDスタッフ

思考実験として、水が自由端から流出すると、おそらく少量の水蒸気を除いて、ほぼ空の空間が残ると想像してみましょう。 ストローのその部分には何もないので、そこの圧力はゼロに非常に近くなります。 圧力は単位面積当たりの力として定義されるため、圧力がゼロということは、ストロー内の残りの水を押し上げる力がないことを意味します。

さて、ストローのもう一方の端、水の入ったカップの中の端に行きましょう。 ストローのその部分は水中にあり、圧力がかかり、水をストローの上に押し上げる力が生じます。 この圧力は、水の深さ (深くなるほど圧力が大きくなります) と水面上のすべての空気による大気圧の 2 つの要素の組み合わせによって決まります。 しかし、ここが重要な部分です。水をストローの上に押し上げる力（全圧による）が存在しますが、その空いた空間には圧力がゼロであるため、その少量の水には、ストローを上に向かって移動させる正味の力が存在します。自由な端。

もちろん、ストローには実際には空きスペースはありません。 これは、ストローの自由端から水が落ちても、残りの水は押し戻されないことを示すための単なる思考実験でした。 水は一度流れ出始めると、そのまま流れ続けます。

ストロー自体がなぜ重要なのかを理解することも役立ちます。 水の流れを導くだけではありません。 空気が内部に入るのを防ぎ、水への圧力が高まり、水の流れが止まります。 この種のポンプを機能させるには、剛性があり、外部の大気圧によって潰れないチューブまたはパイプが必要です。 少量の水には、シンプルなプラスチック製のストローが適しています。

ジェレミー・ホワイト

ケイト・ニブス

ジェレミー・ホワイト

WIREDスタッフ

もう 1 つ考慮すべき点があります。サイフォン ポンプは外部エネルギー源なしで水を動かすため、「フリー」エネルギーを生成しますか?

高架池から排水するサイフォン ポンプを考えてみましょう。 (サイフォンパイプの出力端は入力端より低くなければならないため、高い池でなければならないことに注意してください。) 1 キログラムの水が池から汲み上げられると想像してください。 その水は、最初の場所よりも低い場所で最終的に到達します。この例では、最終的には 1 メートル低いとします。 エネルギーの観点から見ると、この身長の減少は、重力位置エネルギーも減少することを意味します。 この変化 (質量 × g × h) を計算すると、9.8 ジュールの減少を得ることができます。

重要なのは、エネルギーが減少したということです。 エネルギーを失うためにシステムにエネルギーを追加する必要はありません。水がそれを行います。 それは「自由エネルギー」ポンプではなく、「損失エネルギー」ポンプです。 実用的な目的であれば、何もしなくても水を動かすことができるので、これは問題ありません。

簡単なテストを行って、動力のないポンプを映しているオンライン ビデオの一部がサイフォン ポンプであるかどうかを確認してみましょう。 (例として 1 つを説明します。他のものは自分で確認できるはずです。) これは、派手なポンプを持って川沿いにいる人の写真を見てみましょう。 前後に振ると水がパイプの端から流れ出します。 次のようになります。

これはサイフォンポンプでしょうか？ 答えはいいえだ。 ポンプの入力端が出力端よりも低いことに注意してください。これは、ポンプがサイフォンになることができないことを意味します。

別のオプションであるラム ポンプ (油圧ラム ポンプの略) を検討してみましょう。 基本的に、ラムポンプは、外部エネルギー源を使用せずに水をより高い場所に移動する方法です。 これはもう少し複雑なので、図から始めます。

ジェレミー・ホワイト

ケイト・ニブス

ジェレミー・ホワイト

WIREDスタッフ

この場合、水はポンプよりも高い水源から始まります。 (これは重要です。) この入力水が水源から下に移動すると、速度が増し、排水バルブから出ます。 しかし、この水の移動によって逆止弁 A が閉じ、水の流出が止まります。 しかし、水は閉じたバルブに移動するため、もう一方の逆止弁 B を通過して上向きに方向転換され、空気層が圧縮されます。 空気が圧縮されると、水の流れが止まり、バルブ B が閉じます。 バルブが閉じると、圧縮空気がバネのように作用して、閉じ込められた水を出力パイプに押し上げます。 その後、プロセス全体が最初からやり直しになります。

それはかなり複雑です。 正しく動作するように値を調整するのは困難です。 ラムポンプを作るつもりはありませんが、試してみたい場合は、実際に機能するポンプを紹介する素晴らしいビデオをご覧ください。 （幸運を。）

それまでの間、このポンプの重要な点を指摘しておきます。 まず、ポンプは水源よりも低いですが、出力は水源よりも高くなります。 奇妙に思えるかもしれませんが、そういうことなのです。 第 2 に、水がより高いレベルまで汲み上げられるたびに、ある程度の水がポンプから排出されます。これが廃水です。

さて、TikTokビデオに戻りましょう。 ラムポンプでしょうか？ この種のポンプには 3 つのレベルが必要であることに注意してください。出力が最高レベルにあり、水源が中央にあり、最後にポンプがその下にあります。 これら 3 つのレベルをすべて備えていない場合は、ラム ポンプを持っていません。

そのビデオに基づいて私が描いた上の図では、その人物が水源と思われる川から水を汲み上げています。 つまり、水は川から直接出てくることはできないので、これはラムポンプではありえません。 ポンプはソースよりも低いレベルにある必要があることに注意してください。 この場合、ポンプではなくソースがシステムの最下位レベルになります。

もう一つ気をつけなければならないのは廃水です。 本物のラムポンプでは、より低いレベルから余分な水が飛び出すはずです。 それがなければラムポンプはありません。 そしてビデオでは、目に見える廃水はありません。

さて、それではどうすればうまくいくでしょうか？ 知るか。 もしかしたらそれは単なる幻想かもしれません。 もしかしたら電動ポンプが川に沈んでパイプに繋がっているのかもしれない。 動画を投稿した人にメッセージを送ってみましたが、返事はありませんでした。

さらに大きな疑問は、ラムポンプはフリーエネルギーを生み出すのかということです。 水を高いところに移動させているので、確かにそのように見えます。 そうすれば、重力位置エネルギーが下方に移動して潜在力が減少するのではなく、増加します。

しかし、実際にはそんなことは起こりません。 作動中のラムポンプがあると想像してみましょう。 まず水源に 20 キログラムの水があるとします。 ポンプまで1メートル下にパイプが通っています。 その後、水の一部 (10 キログラムとしましょう) が元の水源から 1 メートル上の高さまで汲み上げられ、重力位置エネルギーが増加します。 つまり、ポンプレベルで廃棄物として排出された水はわずか 10 kg でしたが、水が下に移動したため、重力ポテンシャルが減少しました。 全体として、10 kg が 1 メートル下がり、10 kg が 1 メートル上がると、正味のエネルギー変化は… ゼロになります。 ポンプは、水をより低い点に流すことによって、出力時に高エネルギーの水の代金を「支払い」ます。

もちろん、この例ではポンプの効率は 100% になりますが、そんなことは決して起こりません。 エネルギーは、噴射された水と、水とパイプの間の摩擦で失われます。

そして、それは最後の問題につながります。たとえラムポンプからの落下水を利用して電力を供給する、信じられないほど効率的な発電機を持っていたとしても、それでも無料のエネルギーは得られません。 水の一部を下端から排出する必要があるため、水源は最終的には枯渇します。 それは、水源に追加するためにより多くの水を汲み上げるためにエネルギーを使用する必要があることを意味します。 なんてこった！ 今、あなたはフリーエネルギーの計画を失ったところです。

最終的には、サイフォン ポンプとラム ポンプの両方が外部からエネルギーを入力することなく水を移動させますが、最初より多くのエネルギーを得ることができません。 ただし、必要な場所で水が得られる可能性があります。 そしてそれがポンプのポイントです。

2023 年 3 月 27 日午後 12 時 11 分 (東部標準時) 更新: この投稿は、ラム ポンプ図のチェック バルブ B の方向を修正するために更新されました。