Радиометр Крукса

Взаимопревращение энергии можно продемонстрировать с помощью очень интересного прибора, который называется радиометр Крукса. Это стеклянная колба, из которой откачан воздух и впущен в небольшом количестве гелий. В колбе имеется вертикальная игла, на которой установлена крыльчатка. Вот сейчас я механическим образом эту крыльчатку раскрутил, сейчас мы ее остановим. Вот сейчас крылышки слегка колеблются, будем считать, что крыльчатка неподвижна. Зажжем рядом с колбой спички.

Вы видите, что при этом крыльчатка приходит в быстрое вращение.

Попробуем объяснить эксперимент. Вы видите на экране радиометр Крукса сверху. Вот крыльчатка, вот центральный квадратик - это след от иглы. На радиометр падает свет, правда, не от зажженных спичек, а от лампы. Когда свет от лампы или от зажженных спичек падает на крыльчатку, то при этом крылышки крыльчатки нагреваются. Но эти крылышки очень интересные. Они с одной стороны зачернены, а с другой стороны крылышки блестящие. Зачерненная сторона крылышек нагревается сильнее, чем блестящая. Атомы гелия, которые движутся внутри этой колбы, ударяют о крылышки и отскакивают от них. При этом от блестящих, менее нагретых крылышек атомы гелия отскакивают с меньшей скоростью, чем от зачерненных, более горячих крылышек, и поэтому атомы гелия передают крылышкам, отскакивая от зачерненной стороны, больший импульс, чем те атомы, которые отскакивают от блестящей стороны. В результате появляется вращающий момент (черной стрелкой показано, в каком направлении будет вращаться крыльчатка).

В этом опыте вы наблюдаете взаимопревращение энергии лучей во внутреннюю энергию нагретых крылышек, внутренняя энергия крылышек передается атомам гелия, превращается в энергию их кинетического движения, и взаимодействие атомов гелия с крылышками приводит к возникновению упорядоченного механического движения - вращения всей крыльчатки.