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Un simple motor térmico de energía solar.
En este proyecto, vamos a tomar un motor térmico que normalmente es impulsado por la evaporación del agua y convertirlo en energía solar.
El "Pájaro feliz que bebe" es un juguete popular que se encuentra a menudo en las tiendas de regalos del museo de ciencias (y, de manera más económica, en nuestro catálogo).
Si bien este es un pequeño motor térmico maravilloso, para mantenerlo funcionando, debe llenar la taza de agua todos los días. (Explicaremos cómo funciona el juguete un poco más tarde, en la sección llamada "¿Cómo lo hace?").
En nuestra modificación, eliminaremos el agua y utilizaremos el calor del sol para alimentar al ave. Ahora el pájaro puede sentarse en el alféizar de una ventana y sacudirse mientras el sol brille a través de la ventana.
Que necesitas
Un pájaro feliz bebiendo
Una taza de agua hirviendo
Un poco de pintura negra
Un poco de pintura plateada reflectante (la pintura blanca también funcionará)
Un cuchillo afilado
El primer paso es quitar la cola de plumas del pájaro. Puede hacerlo raspando el pegamento con el cuchillo afilado, pero se desprende más fácilmente si la parte inferior del ave se sumerge en el agua hirviendo por un minuto.
Luego, quitamos el sombrero del pájaro y la capa borrosa en la cabeza.
Haga clic en la imagen de arriba para ampliarlaPara hacer esto, remojamos la cabeza en agua caliente durante unos minutos para ablandar el pegamento y luego raspamos suavemente con el cuchillo afilado hasta que se despegue todo el vello, junto con el sombrero.
Ahora pintamos la mitad inferior del pájaro negro.
Luego pintamos la mitad superior del pájaro de plata.
Luego, con mucho cuidado, colocamos al pájaro en su soporte para que la pintura se seque. Tenga cuidado de no ponerse pintura sobre usted o sobre el soporte.
Cuando la pintura esté seca, saque a los pájaros al sol. Es posible que tengas que ajustar el punto de equilibrio del ave para que se balancee correctamente. Puede deslizar el pivote metálico hacia arriba y hacia abajo del tubo de vidrio para encontrar el punto de equilibrio correcto. Si es demasiado alto, el pájaro no se inclinará. Si es demasiado bajo, el pájaro se volcará por completo y no podrá regresar en posición vertical.
¿Como hace eso?
Antes de discutir nuestra modificación de la energía solar, ayudará a entender cómo funciona normalmente el juguete.
El Happy Drinking Bird está hecho de vidrio, con una bombilla en la parte inferior, llena de un líquido llamado cloruro de metileno. Un tubo de vidrio se extiende hacia el líquido, casi hasta el fondo del bulbo. En la parte superior del tubo de vidrio hay otra bombilla que forma la cabeza de las aves. Esta bombilla está cubierta de pelusa, que retiene el agua cuando está mojada.
El juguete comienza a funcionar cuando sumerges la cabeza del pájaro en agua. El agua se evapora, haciendo que la cabeza se enfríe. Esto enfría el vapor de cloruro de metileno en la cabeza, creando un pequeño vacío parcial.
El vacío dibuja una columna de líquido de cloruro de metileno coloreado por un tubo. A medida que la columna de líquido se eleva, el pájaro comienza a inclinar la cabeza hacia abajo, hacia una taza de agua.
Finalmente, la columna es lo suficientemente alta como para inclinar la cabeza completamente en el agua. Esto hace que el tubo sea horizontal, permitiendo que la presión se iguale en ambos extremos del ave. Esto hace que el cloruro de mitileno vuelva a caer al fondo, y el ave se endereza, lista para repetir todo el proceso.
El cloruro de metileno está hecho de un átomo de carbono central, al que está unido dos átomos de hidrógeno y dos átomos de cloro. Es una molécula muy simple que apenas es líquida a temperatura ambiente. Tiene un punto de ebullición de 39.7 ° Celsius (103.5 ° Fahrenheit). Debido a esto, se evapora muy fácilmente, pero no es inflamable.
Una cosa importante sobre el cloruro de metileno es que tiene una alta presión de vapor. Las moléculas en la superficie de un líquido en un recipiente cerrado se evaporan y aumentan la presión en el recipiente hasta que la presión es tan alta que la cantidad de moléculas que salen de la superficie es igual a la cantidad de moléculas que la presión obliga a regresar al líquido.
Para agua a temperatura ambiente, la presión de vapor es de 3 kilopascales. La presión de vapor del cloruro de metileno es de 46 kilopascales.
La presión de vapor cambia a medida que cambia la temperatura. Esto es especialmente cierto para sustancias con altas presiones de vapor. La presión de vapor aumenta a medida que aumenta la temperatura.
La cabeza húmeda del ave puede estar varios grados más fría que la bombilla en la parte inferior. La presión de vapor en la parte inferior es más alta que la presión de vapor en el cabezal del refrigerador. Esa presión empuja el líquido por el tubo.
Cuando el pájaro se inclina, y el tubo está horizontal, el vapor en la parte inferior y el vapor en la parte superior están conectados por el tubo, ya que el tubo ya no está bloqueado por el líquido. Las presiones ahora son iguales, ya que las cámaras están conectadas. El líquido ahora es libre de correr cuesta abajo hacia el fondo nuevamente, y el pájaro se inclina hacia arriba.
El Happy Drinking Bird puede usarse para indicar la humedad relativa. Cuando la humedad es baja, el ave se sumerge más veces por minuto.
La modificación solar
En nuestra modificación, el fondo del pájaro está pintado de negro. La luz del sol que golpea la pintura negra se absorbe y la pintura se calienta.
La parte superior del pájaro está pintada con una pintura reflectante plateada o blanca. Esta pintura no absorbe la luz solar, por lo que se mantiene más fresca que el fondo negro.
Entonces, tenemos un fondo cálido y una parte superior fría, tal como lo hicimos cuando la cabeza del pájaro se mantuvo húmeda.
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