Рис. 1. Идеальная модель кон-
вективной ячейки
Постановка эксперимента.
Приме-
ром пространственных диссипативных
структур являются ячейки Бенара. Моде-
лью такой конвективной структуры мо-
жет служить тороид, заполненный вяз-
кой жидкостью, находящийся в грави-
тационном поле Земли при наличии
градиента температуры (рис. 1) [4, 8].
Очевидно, что в случае электропрово-
дящей жидкости в условиях динамиче-
ского и термодинамического равновесия
перенос массы и электрического заряда
отсутствует, так что ЭДС в замкнутом
контуре тороида будет равна нулю. Если
в данной системе создать вертикальный
градиент температуры, то при переходе
числа Релея через критическое значение в тороиде формируется ви-
хревое движение жидкости, направленное случайным образом (обо-
значено на рис. 1 стрелками). В данной конфигурации опыта в слу-
чае электропроводящей жидкости ее вихревое движение приведет к
формированию замкнутых термоэлектрокинетических токов, которые
можно обнаружить, например, по их магнитному полю [4].
Таким образом, простейшей моделью для исследования конвектив-
ной неустойчивости и возникновения вихревого движения и вихре-
вых термоэлектрокинетических токов в электропроводящей жидкости
является модель заполненного жидкостью тороида, находящегося в
поле силы тяжести при наличии вертикального градиента темпера-
туры (см. рис. 1) [4]. Однако экспериментальная реализация модели
тороида представляет существенные трудности.
Поэтому в представленной работе была исследована открытая си-
стема в виде U-образной трубки в поле силы тяжести, через которую
может протекать электропроводящая жидкость, при наличии верти-
кального градиента температуры [3, 9, 10].
Отличие от модели тороида заключается в том, что в данном случае
система является открытой для переноса тепла, массо- и электропе-
реноса, поток жидкости формируется не градиентом температуры, а
внешним, создаваемым искусственно, малым перепадом давления. От-
личие заключается также в том, что в данном случае электрическая
цепь может быть разомкнутой; это обеспечивает возможность измере-
ния термоэлектрокинетической ЭДС.
Установка для наблюдения термоэлектрокинетического эффекта
состоит из U-образной трубки (рис. 2.) и измерительного прибора. В
114
ISSN 1812-3368. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Естественные науки”. 2008. № 3
