آموزش علوم تجربی

نگاهی تازه به علوم و آموزش آن

ساخت موتور حرارتی ساده + فیلم + دانلود

ساخت موتور حرارتی ساده + فیلم + دانلود

توربین های غول پیكری كه انرژی الكتریكی خانه هایمان را تولید می كنند. وجه مشترك همه این موتور ها در این است كه مقداری از انرژی كه از جسم گرم به جسم سرد منتقل می شود را می دزدند و به انرژی حركتی تبدیل می كنند.

وقتی گازی (مثل هوا یا بخار) گرم می شود، مولكول های گاز سریع تر حركت می كنند. هرچه آنها سریع تر حركت كنند، به اجسامی كه در سر راهشان باشند سخت تر برخورد می كنند. اگر ما چیزی در مقابل راهشان قرار دهیم، مثل پروانه یا فرفره، آنها را به چرخش در می آورند (این اساس توربین هایی است كه برق درست می كنند). اگر ما گاز را در محفظه درب داری محبوس كنیم، درب قوطی با ضربه پرتاب می شود ( این اساس كار موتور ماشین ها است). اگر ما اجازه دهیم مولكول ها، به سرعت از سوراخی (در یك طرف محفظه) خارج شوند، آنگاه ما موتور موشك خواهیم داشت. در چند پروژه آینده ما سعی می كنیم چند نمونه از موتورهای حرارتی اولیه را بسازیم

ساده ترین قایق بخار

این ساده ترین موتور بخاری است كه تا اكنون دیده اید. این دستگاه هیچ سوپاپ یا قسمت متحركی ندارد، اما به راحتی می تواند در آب حركت نماید.

موتور حرارتی ساده

 

توصیه می شود برای این فعالیت پژوهشی اولیاء محترم نیز كمك كنند.

 

تصویر زیر تقریباً همه چیز این دستگاه را نشان می دهد.

موتور حرارتی ساده

این قایق یك بطری پلاستیكی است كه در راستای طولی برش خورده است. ما از بطری آب اكسیژنه استفاده كرده ایم. شما به راحتی می توانید آن را با چاقو برش داده و دو نیم كنید.

نزدیك سینه قایق یك شمع (رومیزی) قرار دهید. ما در اینجا یك شمع با قوطی كوچك آلومینیومی را انتخاب كرده ایم كه بلندی آن كمتر از ٢.٥سانتیمتر است، و پایین تر از سطح قایق قرار می گیرد و به اطراف چكه نمی كند. قوطی آلومینیومی موم ذوب شده را در خود نگه می دارد، بنابراین قایق می تواند ساعت ها حركت كند. برای ثابت كردن قوطی به بدنه قایق، می توان از چسب مایع استفاده نمود.

موتور از لوله ٨/١ اینچ مسی (نرم) ساخته می شود. این لوله را می توانید از تعمیرگاه های یخچال تهیه نمایید. البته لوله ٤/١ اینچ مسی بیشتر پیدا می شود ولی لوله ٨/١ اینچی با شعله شمع كوچك (و قایق سبك) بهتر كار می كند.

بهترین راه برای برش لوله استفاده از لوله بُر است. شما می توانید از اره نیز استفاده كنید، اما براده ها را به كمك چاقو یا سنباده تمیز كنید.

لوله را به نرمی حول قلم یا یک مداد بزرگ خم كنید تا حلقه ای در وسط آن شكل گیرد. به كمك میخ، دو سوراخ در انتهای قایق ایجاد كنید، و لوله را با فشار از سوراخ ها عبور دهید. سوراخ باید كاملاً به لوله محكم شود تا به شكل آب بندی در آید. البته شما می توانید سوراخ ها را در قسمت بالای پشت قایق ایجاد كنید و سپس لوله را خم نموده تا انتهای لوله در زیر آب قرار گیرد و به سمت عقب نشانه رود.

موتور حرارتی ساده

به نرمی لوله را خم كنید تا حلقه آن بالای محل شمع قرار گیرد. اكنون ساخت قایق پایان یافته و آماده به آب انداختن است.

لوله مسی باید پر از آب باشد و دو انتهای باز آن در زیر آب قرار داشته باشد. راه راحت برای پر كردن لوله این است كه یك سر لوله را زیر آب قرار داده و طرف دیگر آن را بمكید، بدین ترتیب لوله پر از آب می شود.

وقتی لوله پر از آب شد، و قایق در آب قرار گرفت (هر دو طرف لوله باید در زیر آب باشد)، شمع را روشن كنید.

وقتی لوله به اندازه كافی گرم شد و آب داخل آن به جوش آمد، قایق ناگهان تكانی خورده و به جلو می رود. اگر انگشتتان را در زیر آب (نزدیك انتهای لوله) قرار دهید، ضربه های آب (حدود ٥ تا ١٠ بار در ثانیه) را احساس می كنید. این ضربه ها قایق را به پیش می برد.

برای مشاهده فیلم کلیک کنید.

در شكل زیر، به جای شمع یك تكه الكل جامد برافروخته (داخل ظرف آلومینیومی) قرار داده شده است. این شعله حرارت بیشتری دارد و قایق تند تر حركت می كند.

موتور حرارتی ساده

این قایق چگونه كار می كند؟

 وقتی آب داخل حلقه لوله به جوش می آید، بخار منبسط می شود و آب داخل لوله را به عقب می راند. عكس العمل آن قایق را به جلو هل می دهد. وقتی بخار باز هم منبسط می شود، به بخشی از لوله كه برای پر شدن آب است می رسد. این قسمت لوله خنك است، و در نتیجه بخار سرد شده و به آب تبدیل می شود. در نتیجه منقبض شده و به عقب باز می گردد. این باعث بوجود آمدن خلاء شده و آب بیشتری را به داخل لوله می كشد.

البته شما می توانی قایق را به شكل های مختلفی بسازید.

موتور حرارتی ساده


برچسب‌ها: فیزیک, آزمایش های جالب, دانلود
+ نوشته شده در  چهارشنبه 1390/11/26ساعت 4:39 بعد از ظهر  توسط مهدی رسولی کهکی  |