Лекции - Никола Тесла

Есть тема, которой я должен коснуться в связи с этими опытами: высокий вакуум. Это предмет не только очень интересный, но и полезный, так как его изучение может привести к результатам огромной важности. В потребительских устройствах, таких, как лампы накаливания, которые питаются от обычных систем распределения, более высокая степень вакуумирования не принесет большой пользы. В таком случае вся нагрузка ложится на нить, а газ почти не причем; усовершенствование, следовательно, будет ничтожным. Но когда мы начинаем использовать очень высокие частоты и потенциалы, действие газа становится очень важным, и вакуум серьезно изменяет результаты. До тех пор, пока применялись обычные, даже очень большие катушки, изучение предмета было ограничено, так как именно в тот момент, когда это стало наиболее интересным, изучение прекратилось по причине того, что достигнут «неударный» вакуум. Но в настоящее время мы можем получить от разрядной катушки потенциалы гораздо более высокие, чем были способны дать самые большие катушки, и, что еще более важно, мы можем заставить потенциал меняться с огромной скоростью. Оба эти достижения позволяют нам пропускать световые разряды через вакуум любой степени, и поле наших исследований значительно расширилось. Я полагаю, что из всех возможных направлений разработки практичного осветительного прибора, направление высокого вакуума кажется наиболее многообещающим. Но для получения крайней степени вакуума приборы должны быть значительно усовершенствованы, и абсолютного совершенства мы не достигнем, пока не заменим механическую помпу усовершенствованной электрической. Молекулы и атомы могут быть вытеснены из лампы под воздействием огромного потенциала: таков будет принцип вакуумной помпы будущего. В настоящее же время мы должны получить наилучший результат механическими средствами. В этом плане не лишними окажутся несколько слов о методе и устройстве для получения крайне высокой степени вакуума, которые я создал в процессе моих исследований. Очень вероятно, что и другие исследователи могли пользоваться подобными установками, но так как, возможно, в описании этой будет нечто интересное, несколько замечаний, которые позволят обрисовать изыскания более полно, я всё же сделаю.

Устройство показано на рисунке 30. 5 — это насос Шпренгеля, который был изготовлен специально для этой работы. Запорный кран не использовался, а вместо него в горловину резервуара R был вмонтирован полый клапан 5. Этот клапан имеет небольшое отверстие h, через которое поступает ртуть; размер выxoднoгo отверстия о тщательно выверен и подогнан под сечение трубки r, которая припаяна к резервуару, а не соединена с ним обычным способом. В этом устройстве удалось избежать проблем и недостатков, которые часто возникают вследствие использования запорного крана на резервуаре и соединения последнего с вертикальной трубкой.

Помпа соединяется U-образной трубкой Т с большим резервуаром Rf. С особой тщательностью были пригнаны поверхности кранов р и рр обе они, а также ртутные чашки над ними сделаны особенно "длинными. После того, как U-образная трубка была пригнана и установлена на место, ее нагрели, чтобы снять напряжение неплотно пригнанных частей. U-образная трубка имеет запорный кран С и два отвода д и д1 — один для маленькой колбы Ь, где находится едкое кали, а другой — для приемника r, где надо создать вакуум.

Резервуар R1 посредством резинового шланга соединяется с резервуаром R2 который немного больше, и оба они снабжены запорными кранами C1 и С2, соответственно. Резервуар R2, может при помощи штатива опускаться и подниматься таким образом, что, когда он заполнен ртутью и клапан С2 закрыт, так чтобы в поднятом положении в нем создавался вакуум Торричелли, его можно поднять так высоко, чтобы ртуть в резервуаре R1 поднялась выше запорного крана C1 а когда этот кран закрыт, а резервуар R2 внизу и вакуум Торричелли образуется в резервуаре R1 его можно было опустить так низко, чтобы ртуть полностью перетекла из резервуара R1 в резервуар R2 и встала чуть выше запорного крана С2

Емкость помпы и сочленений меньше соответственно вместимости резервуара R1, так как степень вакуума зависит от соотношения этих величин.

При помощи этого устройства я собрал воедино все средства производства высокого вакуума, применявшиеся в предыдущих опытах, в частности едкое кали. Позволю себе сказать касательно его использования: можно сэкономить значительное количество времени и усовершенствовать работу помпы, расплавив и доведя до кипения это вещество, как только, или даже раньше, чем помпа установится. Если этого не сделать, то едкое кали, как обычно при низких оборотах, может выделить влагу и помпа будет много часов работать, не давая высокого вакуума. Едкое кали я нагревал спиртовкой, попускал через него разряд или пропускал ток через провод, находящийся в нем. Преимущество последнего способа в том, что таким образом нагрев можно быстро повторить.

В целом процесс откачки воздуха выглядел так: вначале, когда запорные краны С и C1 открыты, а все остальные сочленения закрыты, резервуар R2 был поднят так высоко, что ртуть заполнила резервуар R1 и узкую часть U-образной трубки. Когда помпа начинала работать, ртуть, конечно, быстро поднималась в трубке, а резервуар R2, опускался, причем исследователь удерживал ртуть примерно на том же уровне. Резервуар R2 уравновешивался длинной пружиной, которая облегчала эту работу, а трения частей было до-статочно, чтобы удерживать его в любом положении. Когда насос Шпренгеля заканчивал свою работу, резервуар R2 опускался еще ниже и уровень ртути в R1 опускался и она заполняла R2, после чего клапан С2 закрывался. Воз-дух, прижатый к стенкам R1, и воздух, поглощенный ртутью, выпускался, и чтобы освободить ртуть от всего воздуха, резервуар R2 много раз опускался и поднимался. Во время этого процесса некоторое количество воздуха, которое собиралось под запорным краном С2, выгонялось из R2 путем опускания его достаточно низко и открывания крана; кран закрывался перед тем, как поднять сосуд. Когда весь воздух был удален из ртути и больше не скапливался в R2, его опускали и прибегали к помощи едкого кали. Теперь резервуар R2 был снова поднят, пока ртуть в R1 не устанавливалась выше крана С1 Поташ плавили и кипятили, и влага частично устранялась насосом, а частично реадсорбировалась; и этот процесс нагрева и охлаждения повторялся много раз, и каждый раз после того, как влага впитывалась или выгонялась, резервуар R2 много раз поднимали и опускали. Таким образом из ртути удалялась вся влага и оба резервуара были готовы к работе. Тогда резервуар R2 поднимался в верхнее положение и помпу включали на длительный срок. Когда достигалась наивысшая степень вакуума, колба с поташ ем оборачивалась хлопковой тканью, пропитанной эфиром, для того, чтобы держать ее при низкой температуре, затем резервуар R2 опускали и, после того как резервуар R1 опустел, приемник г быстро закупоривали.

Когда вставляли новую колбу, ртуть поднималась выше крана C1, который был закрыт для того, чтобы оба резервуара и ртуть находились в наилучшем состоянии, и ртуть никогда не удалялась из Rf, за исключением тех случаев, когда достигалась наивысшая степень откачки. Необходимо соблюдать это правило, чтобы устройство хорошо работало.

Применяя такую конструкцию, я работал очень быстро, а когда устройство было в абсолютном порядке, можно было получить флюоресценцию в небольшой колбе менее чем за 15 минут, что, конечно, очень быстро для небольшой лабораторной установки, которая потребляет примерно 100 фунтов ртути. При работе с небольшими колбами соотношение емкости насоса, приемника и сочленений и резервуара R было примерно 1-20, а уровень достигаемого вакуума обязательно очень высокий, хотя и не могу назвать точные цифры и уверенно сказать, насколько высок уровень.

Исследователя в процессе опытов более всего впечатляет поведение газов, подвергнутых воздействию высокочастотного электростатического напряжения. Но его не должно покидать сомнение: можно ли наблюдаемые эффекты отнести именно на счет молекул или атомов газа, чей химический анализ происходит перед ним, или в игру вступает другое газообразное вещество, имеющее в своем составе атомы или молекулы, погруженные в жидкость, заполняющую пространство. Такая среда обязательно должна существовать, и я убежден, что, например, даже при отсутствии воздуха поверхность и пространство вокруг предмета нагревались бы от быстро колеблющегося потенциала тела; но такого нагрева поверхности и окружающего пространства не может произойти при удалении всех свободных атомов, если бы осталась однородная, несжимаемая и эластичная жидкость — какой должен быть эфир, — ибо тогда не было бы ни ударов, ни столкновений. В таком случае, что касается самого тела, могут происходить только внутренние потери от трения.