Как работает птичка пьющая воду

Может быть это все-таки «вечный двигатель»? Раз только макни ее носом в воду, а дальше кажется, что все повторяется само собой .
Принцип работы пьющей птички не так уж и нов, он был использован еще великим И. Бернулли в термометре для измерения максимальных температур. Интересно, что птичка будет наклоняться и «пить» раз в 5 чаще, если воду в стакане заменить каким-либо спиртовым раствором, а облучение ее светом или теплом также заставит птичку менять частоту своих движений .

Медленно опускает «пьющая птичка» свой клюв в стоящий перед ней стакан с водой, затем выпрямляется, покачивается слегка туда-сюда, как-будто собирается остановиться, но через некоторое время, как-будто набравшись сил, вновь наклоняется и макает свой клюв в воду.

Так птичка может пить до бесконечности, пока при наклоне под ее клювом будет вода.

Познакомимся с устройством игрушки. Физическая игрушка «пьющая птичка» состоит из двух полых стеклянных шариков соединенных узкой трубочкой. Причем один из концов трубочки впаян в шарик так, что заканчивается недалеко от дна шарика. При изготовлении игрушки система заполняется жидкостью и запаивается. В качестве жидкости берется легко испаряющаяся жидкость с низкой температурой кипения, например, эфир или метанол. Для большего эффекта жидкость подкрашивают. Наливают жидкости столько, чтобы выступающий в шарик конец трубочки, был в нее погружен.

Шарик с выступающей трубочкой — это «живот» птички, противоположный шарик — «головка». Сверху стекло разрисовывается и декорируется под птичку: перья, шляпка, хвостик. Обязательной частью птички является клюв достаточной длины, который часто обклеивают фетром. Игрушка закреплена чуть выше живота на вращающейся горизонтальной оси и опорах, в результате чего птичка может переворачиваться вниз, т.е. «клевать». Для приведения игрушки в действие перед игрушкой ставят стакан с водой и один раз наклоняют ее, чтобы намочить клюв. А дальше все происходит без остановки . Пока птичка сможет достать клювом воду в стакане об остановке игрушки можно не беспокоиться!

Каковы же причины «самопроизвольных» наклонов?

Изначально внутри замкнутого сосуда-птички есть легко испаряющаяся жидкость, между жидкостью и парами над ее поверхностью устанавливается термодинамическое равновесие. Пары в зависимости от температуры создают давление на жидкость.

Обмакнем клюв птички в поставленный перед ней сосуд с водой и отпустим. Центр тяжести лежит чуть ниже оси вращения(ближе к животу), таким образом, птичка вынуждена будет выпрямиться.

Вода с намокшего фетрового клюва начнет испаряется, при этом головка птички будет охлаждаться. При охлаждении головки термодинамическое равновесие нарушается. Понижение температуры паров в головке ведет к конденсации паров эфира на внутренних стенках головки. Давление паров эфира в головке упадет. Таким образом, давление паров в головке станет меньше, чем давлением паров над жидкостью в животе птички. Так как выравнивание давлений становится возможным только после того, как жидкость будет вытесняться более высоким давлением паров из нижнего сосуда вверх по трубочке, уровень жидкости в трубочке начнет повышаться. Это при ведет к поднятию точки центра тяжести над осью вращения. и птичка перевернется, снова макая клюв в воду.

При перевороте нижний конец трубочки поднимается над поверхностью жидкости, и жидкость из трубочки стекает опять вниз, а давление паров в верхнем и нижнем шарике выравниваются. Центр тяжести опускается, птичка возвращается в вертикальное положение.
Но процесс повторяется, так как клюв уже опять мокрый … Вот Вам и сказка про бычка, у которой нет конца .

Если позаботиться, чтобы уровень жидкости в стакане оставался постоянным, то птичка может «пить» вечно!

Но, заметьте! В результате выравнивания давлений паров в верхней и нижней частях птички, давление пара в нижней части трубочки становится меньше первоначального. В нижней части начинается испарение жидкости, и температура жидкости при этом падает. Температура жидкости в нижней части птички становится ниже температуры окружающей среды, и начинается теплопередача от окружающей среды животу птички.

Вот Вам и итог: процессы в птичке можно сравнить с процессами, наблюдаемыми в тепловой машине: циклический процесс (abcd) за счет теплообмена с окружающей средой, при котором внутренняя энергия превращается в механическую.

ab — изотермическое расширение
bc — адиабатический расширение
cd — изотермическое сжатие
da — адиабатическое сжатие

Интересно, что птичка будет наклоняться-«пить» раз в 5 чаще, если воду в стакане заменить каким-либо спиртовым раствором. Даже облучение ее каким-нибудь образом светом или теплом заставляет птичку менять частоту своих движений. Она будет реагировать по-разному, если облучать , например, голову или живот. При облучении головы она замедляет, а затем и вовсе прекращает свои наклоны. Если же направить свет или источник тепла на живот птички, то она оживляется и кланяется чаще. Птичка замирает и тогда, когда ее ставят под стеклянный колпак и откачивают водух. Создается впечатление, что ей нужна не только вода в стакане, но и наличие воздуха вокруг.

Можно даже убрать стакан с водой, но облучать теплом или светом живот птички, В этом случае птичка также будет совершать свои бесконечные наклоны.

Так как же, есть здесь «вечный двигатель» или нет?

Источник

Как работает игрушка для науки «Пьющая птица» — 2021

Птица или пьяная птица — научно-популярная игрушка, в которой стеклянная птица постоянно опускает клюв в воду. Вот объяснение того, как работает эта научная игрушка.

Что такое пьющая птица?

В зависимости от того, где вы живете, вы можете увидеть эту игрушку под названием «пьющая птица», «потягивающая птица», «сиппи», «дикая птица» или «ненасытная птичка». Самая ранняя версия устройства, по-видимому, была выпущена в Китае примерно в 1910-1930 годах. Все версии игрушки основаны на тепловом двигателе, чтобы функционировать. Испарение жидкости из птичьего клюва понижает температуру головки игрушки. Изменение температуры создает перепад давления внутри тела птицы, что заставляет ее выполнять механическую работу (опускать голову). Птица, которая опускает голову в воду, будет продолжать погружаться или покачиваться, пока вода присутствует. На самом деле, птица работает до тех пор, пока ее клюв влажный, поэтому игрушка продолжает функционировать в течение определенного периода времени, даже если ее вытащить из воды.

Является ли пьющая птица вечным двигателем?

Иногда пьющую птицу называют вечным двигателем, но нет такого понятия, как вечное движение, которое нарушало бы законы термодинамики. Птица работает только до тех пор, пока вода из ее клюва испаряется, вызывая энергетические изменения в системе.

Что внутри пьяной птицы?

Птица состоит из двух стеклянных колб (голова и тело), которые соединены между собой стеклянной трубкой (шейка). Трубка простирается в нижнюю колбу почти до основания, но труба не простирается в верхнюю колбу. Жидкость в птице обычно окрашена в дихлорметан (метиленхлорид), хотя более старые версии устройства могут содержать трихлормонофторметан (не используется в современных птицах, потому что это ХФУ).

Когда птичка пьёт, воздух внутри колбы удаляется, и тело наполняется парами жидкости. «Головная» лампочка имеет клюв, покрытый войлоком или подобным материалом. Войлок важен для функционирования устройства. К птице могут быть добавлены декоративные предметы, такие как глаза, перья или шляпа. Птица установлена с возможностью поворота на регулируемой крестовине, прикрепленной к шейной трубке.

Образовательная ценность

Пьяная птица используется для иллюстрации многих принципов химии и физики:

кипение и конденсация дихлорметан имеет низкую температуру кипения 39,6 ° C (103,28 ° F)
закон комбинированного газа (пропорциональная зависимость между давлением и температурой газа в постоянном объеме)
закон идеального газа (пропорциональная зависимость между количеством частиц газа и давлением в постоянном объеме)
крутящий момент
центр масс
капиллярное действие (впитывание воды в войлок)
температура смачиваемой колбы (разница температуры между головкой и колбой тела зависит от относительной влажности воздуха)
распределение Максвелла-Больцмана
теплота испарения / теплота конденсации
функционирование теплового двигателя

безопасности

Запечатанная питьевая птица совершенно безопасна, но жидкость внутри игрушки не является нетоксичной. Пожилые птицы были заполнены горючей жидкостью. Дихлорметан в современной версии не воспламеняется, но если птица сломается, лучше избегать жидкости. Контакт с дихлорметаном может вызвать раздражение кожи. Следует избегать вдыхания или проглатывания, поскольку химическое вещество представляет собой мутаген, тератоген и, возможно, канцероген. Пар быстро испаряется и рассеивается, поэтому лучший способ справиться со сломанной игрушкой — проветрить помещение и дать жидкости рассеяться.

Как онлайн консультирование по вопросам брака работает для двух человек?

BetterHelp предлагает частные и доступные онлайн консультации, когда вам это нужно, от лицензированных, аккредитованных Правлением терапевтов. Получите помощь, вы заслуживаете того, чтобы быть счастливым!

Как брачное консультирование работает для вас и ваших отношений?

Мотивационная терапия: для кого она и как она работает?

Источник

Пьющая птичка — сувенир или вечный двигатель

Наверняка, вы уже раньше где-то видели пьющую птичку. Ее еще называют «птичкой Хоттабыча» . И наверное, хотели, чтобы и у вас был такой же сувенир. Теперь у вас появилась такая возможность! Но знаете ли вы, как работает эта удивительная птичка? Видите ли вы связь между химией и физикой, которая заставляет эту птичку действовать?

Это очень похоже на так называемый «вечный двигатель «, не так ли? На самом деле, этот прибор означает больше. Перефразированный второй закон термодинамики гласит, что в закрытой системе энергию нельзя ни создать, ни уничтожить. Как этот закон связан с нашей маленькой пташкой?

Красная жидкость в хвостовой части птички — это хлорид метилена, у которого очень низкая температура кипения, и следовательно, большая скорость испарения . При комнатной температуре изменение температуры всего лишь на 1-2 °C заставляет красную жидкость подниматься по трубке к голове птички.

Внезапно голова птички падает вниз . Голова, покрытая фетром, пропитывается водой из чашки. Вода, в свою очередь, охлаждает хлорид метилена, и он стекает вниз. Птичка переходит в вертикальное положение, и все повторяется снова.

Можно ли назвать этот прибор «вечным двигателем»? С технической точки зрения, да . Но здесь не используется бесплатная энергия. Этот прибор работает от разницы температур. А эта энергия исходит из внешней среды — от солнца. Высокий ли у этого прибора коэффициент полезного действия? Вряд ли, но как сувенир пьющая птичка все равно выглядит хорошо!

Источник

Проект 3. «Птичка Хоттабыча»

Идея изобретателя: Тонкая стеклянная колбочка с горизонтальной осью посередине впаяна в небольшую емкость. Свободным концом колбочка почти касается ее дна. В нижнюю часть игрушки налито немного эфира, а верхняя, пустая, обклеена снаружи тонким слоем ваты. Перед игрушкой ставят стаканчик с водой и наклоняют ее, заставляя «попить». Птичка начинает два-три раза в минуту наклоняться и окунать головку в стаканчик. Раз за разом, непрерывно, днем и ночью кланяется птичка, пока в стаканчике не кончится вода.

Почему это не вечный двигатель: Голова и клюв птички покрыты ватой. Когда птичка «пьет воду», вата пропитывается водой. При испарении воды температура головы птички снижается. В нижнюю часть туловища птички налит эфир, над которым находятся пары эфира (воздух откачан). При охлаждении головы птички давление паров в верхней части снижается. Но давление в нижней части остается тем же. Избыточное давление паров эфира в нижней части поднимает жидкий эфир по трубочке вверх, голова птички тяжелеет и наклоняется к стакану.

Как только жидкий эфир дотечет до конца трубочки, пары теплого эфира из нижней части попадут в верхнюю, давление паров сравняется и жидкий эфир потечет вниз, а птичка снова поднимет клюв, при этом захватив воду из стакана. Испарение воды начинается снова, голова охлаждается и всё повторяется. Если бы вода не испарялась, то птичка бы и не двигалась. Для испарения из окружающего пространства потребляется энергия (сосредоточенная в воде и окружающем воздухе).

«Настоящий» вечный двигатель должен работать без затраты внешней энергии. Поэтому птичка Хоттабыча в действительности не является вечным двигателем.

Не говорите чепухи. Работа сил гравитации по замкнутому пути равна нулю, т.е. циклически действующее устройство (двигатель), производящее работу за счёт сил гравитации невозможно.

Птичка — тепловая машина (а значит и подчиняется 1 и 2 законам термодинамики), пусть и не совсем обычная: в ней роли холодильника и нагревателя вывернуты наизнанку. В роли нагревателя выступает окружающая среда, а в роли холодильника — расходуемый энергоноситель (вода). Обычно, в тепловых машинах источник энергии имеет положительный (относительно среды) потенциал. Курьёзом этой машины является использование «топлива» с отрицательным потенциалом.

В остальном же птичка работает точно так же, как любая другая тепловая машина — за счет внешнего потока тепла. Работает, естественно, только до момента выравнивания потенциалов. Поместите птичку в герметичный термостат, и она остановится, как только давление пара в объёме термостата сравняется с насыщенным.

Источник

Как работает птичка пьющая воду