Ptak pijący lub popijak to popularna zabawka naukowa, w której szklany ptak wielokrotnie zanurza dziób w wodzie. Oto wyjaśnienie, w jaki sposób ta zabawka naukowa działa.
Co to jest ptak pijący?
W zależności od tego, gdzie mieszkasz, możesz zobaczyć tę zabawkę o nazwie ptak pijący, ptak popijający, ptak popijający, ptak popielaty lub nienasycona ptaszyna. Wydaje się, że najwcześniejsza wersja urządzenia została wyprodukowana w Chinach około 1910–1930. Wszystkie wersje zabawki są oparte na silniku cieplnym, aby mogły funkcjonować. Odparowanie płynu z dzioba ptaka obniża temperaturę główki zabawki. Zmiana temperatury powoduje różnicę ciśnień w ciele ptaka, co powoduje, że wykonuje on pracę mechaniczną (zanurza głowę). Ptak, który zanurzy głowę w wodzie, będzie się zanurzał lub kołysał tak długo, jak długo będzie w nim woda. W rzeczywistości ptak działa tak długo, jak jego dziób jest wilgotny, więc zabawka nadal działa przez pewien czas, nawet jeśli zostanie usunięta z wody.
Czy pijący ptak to perpetuum mobile?
Czasami pijący ptak jest nazywany perpetuum mobile, ale nie ma czegoś takiego jak perpetum mobile, który naruszałby prawa termodynamiki. Ptak działa tylko tak długo, jak woda wyparowuje z dzioba, powodując zmianę energii w systemie.
Co jest w środku pijącego ptaka?
Ptak składa się z dwóch połączonych szklanych główek (głowy i ciała) przez szklaną rurkę (szyja). Rurka rozciąga się do dolnej żarówki prawie do podstawy, ale rura nie rozciąga się do górnej żarówki. Płyn u ptaka zwykle ma barwny dichlorometan (chlorek metylenu), chociaż jest starszy wersje urządzenia mogą zawierać trichloromonofluorometan (nie jest stosowany u współczesnych ptaków, ponieważ tak jest CFC).
Po wyprodukowaniu ptaka do picia powietrze wewnątrz żarówki jest usuwane, dzięki czemu ciało wypełnia się płynną parą. Żarówka „główkowa” ma dziób pokryty filcem lub podobnym materiałem. Filc jest ważny dla funkcjonowania urządzenia. Do ptaka można dodać przedmioty dekoracyjne, takie jak oczy, pióra lub kapelusz. Ptak jest ustawiony na obracanie się na regulowanym poprzeczku przymocowanym do rurki na szyję.
Wartość edukacyjna
Pijący ptak służy do zilustrowania wielu zasad w chemii i fizyce:
- wrzenie i kondensacja [dichlorometan ma niską temperaturę wrzenia 39,6 ° C (103,28 ° F)]
- prawo gazu kombinowanego ( proporcjonalny związek między ciśnieniem a temperaturą gazu w stałej objętości)
- prawo gazu doskonałego (proporcjonalna zależność między liczbą cząstek gazu a ciśnieniem w stałej objętości)
- moment obrotowy
- środek masy
- działanie kapilarne (odprowadzanie wody do filcu)
- temperatura mokrego termometru (różnica temperatur między główką a główkami ciała zależy od względnej wilgotności powietrza)
- rozkład Maxwella-Boltzmanna
- ciepło parowania / ciepło kondensacji
- funkcjonowanie silnika cieplnego
Bezpieczeństwo
Uszczelniony ptak do picia jest całkowicie bezpieczny, ale płyn wewnątrz zabawki nie jest nietoksyczny. Starsze ptaki były wypełnione łatwopalnym płynem. Dichlorometan w nowoczesnej wersji nie jest łatwopalny, ale jeśli ptak pęknie, najlepiej unikać płynu. Kontakt z dichlorometanem może powodować podrażnienie skóry. Należy unikać wdychania lub spożycia, ponieważ substancja chemiczna jest mutagenem, teratogenem i prawdopodobnie czynnikiem rakotwórczym. Opary szybko parują i rozpraszają się, dlatego najlepszym sposobem radzenia sobie ze zepsutą zabawką jest wentylacja obszaru i umożliwienie rozproszenia płynu.