Здесь я буду выкладывать забавные игрушки работающие от теплового излучения. Некоторые из них весьма известны и покажутся Вам простыми, поэтому прошу принять участие в наполнении рубрики новыми примерами.

А пока, для начала, "кипятильник Франклина", простейшая конструкция. Две сферы, соединенные тонкой трубкой, образуют герметичный сосуд, внутри легкокипящая жидкость, например спирт или эфир. Нагревая одну из сфер давление испарений спирта в ней повышается и жидкий спирт по трубке перетекает в более холодную сферу.

Эта игрушка использует тот же принцип, получая тепло от солнца она превращает его в работу. С каждой стороны игрушка покрыта поглощающим и отражающим тепло составами, что позволяет попеременно нагревать каждую из сторон, преобразуя тепловую энергию в кинетическую, в данном случае вращения.

По такому же принципу работает знаменитая «Утка Хоттабыча». Она исправно качается вокруг горизонтальной оси, каждый раз опуская клюв в воду, чтобы напиться, и снова поднимая голову вверх. Эти движения все время повторяются без всякой видимой причины и продолжаются, пока в стаканчике есть вода.

Вот несколько видео с этой игрушкой:

http://www.youtube.com/watch?v=_0mcGDAs3f8&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=7O2sQ7KvmC8&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=SjH0Ag8UQXM&feature=related

http://www.youtube.com/watch?v=bDeiKjI9fMw&feature=related

«Утка Хоттабыча», не нуждается в предварительном нагреве, она может и вообще не останавливаться. Никакой разности температур между этой водой и окружающим воздухом, которую можно было бы использовать для движения, тут нет: их температуры одинаковы. Причина движения утки становится ясной, если познакомиться с ее устройством. «Голова» утки представляет собой сосуд, соединенной прямой трубкой с «туловищем»другим большим сосудом, в который эта трубка входит так, что достает почти до его дна. Внутренняя полость заполнена легкокипящей жидкостью — диэтиловым эфиром (НзСз — О — СзНв) так, чтобы при горизонтальном положении ее уровень был примерно на середине трубки. Чтобы пустить утку в ход, нужно окунуть ее клюв в воду. Тогда вата, закрепленная на головке, увлажняется и вследствие испарения воды головка несколько охлаждается. Это приводит к некоторому понижению давления пара внутри утки и понижению температуры эфира. В этом горизонтальном положении утки паровые пространства головки и туловища сообщаются через трубку и давление в них становится одинаковым. Поскольку количество жидкости в туловище немного больше, оно перевешивает, головка поднимается и утка принимает наклонное
положение, показанное на рисунке штриховыми линиями. Жидкость перекрывает сообщение между паровыми пространствами головки и туловища. Жидкость в туловище подогревается до температуры окружающей среды, частично испаряется и образовавшийся пар выталкивает большую часть жидкости через трубку в головку, которая перевешивает, и утка снова опускает клюв в воду. Обе полости снова сообщаются, давление выравнивается, и жидкость опять стекает в туловище. Il pouecc повторяется и может продолжаться до тех пор. пока в стаканчике, откуда утка пьет, будет вода.

А эта утка работает от солнца, принцип тот же но без воды, головку красим светоотражающей краской, а туловище черной, вот и все.

 

Теперь «Самобеглый шарик».

«Самобеглый шарик»устроен очень просто . На свинцовые кольцевые концентрические «рельсы» треугольного сечения кладется медный или бронзовый шар, диаметр которого в 2 — 3 раза больше размера колеи. Как только экспериментатор отпускает шар, поставленный на рельсы, он начинает без всякой видимой причины катиться по рельсам, описывая безостановочно один круг за другим. Если шар остановить, а затем отпустить, то он покатится снова. Этот опыт производит большое впечатление, так как, на первый взгляд, причина движения шарика совершенно непонятна. Однако объяснение здесь очень несложное. Шарик предварительно нагревают. Теплопроводность свинца сравнительно невелика. Поэтому шарик, соприкасаясь с рельсами, нагревает места контакта. Свинец, расширяясь, образует небольшие бугорки на рельсах, с которых шарик скатывается; дальше такие бугорки образуются непрерывно вслед за движением шарика и постоянно толкают его дальше. К тому моменту, когда он вернется к исходному месту, рельсы успевают остыть, и образование бугорков на них продолжается. Так шарик будет кататься довольно долго, пока его температура и температура свинцовых колец рельсов практически выравняются.
Этот опыт очень наглядно иллюстрирует принцип Карно. Есть разность температур - есть движение, нет разности температур - движения нет (а внутренней энергии и в шарике, и в плите с рельсами хоть отбавляй, почти столько же, сколько было и перед началом движения; она только распределилась равномерно).

Подобных тепловых устройств придумано бесконечное множество, практически каждый, если захочет, может создать нечто подобное, ну например:

такой вот простенький солнечный насос

Или вот несколько простейших, качающихся,солнечных Стирлингов.

СМОТРИ МОИ ВИДЕОУРОКИ на YouTube

Оказать финансовую помощь моим разработкам и сайту