Hoe het Drinking Bird Science Toy werkt

De drinkvogel of sippy bird is een populair wetenschappelijk speelgoed met een glazen vogel die herhaaldelijk zijn bek in het water dompelt. Hier is de uitleg voor hoe dit wetenschappelijke speelgoed werkt.

Afhankelijk van waar je woont, zie je dit speelgoed misschien een drinkvogel, een nippende vogel, een sippy bird, een dippy bird of een onverzadigbaar vogeltje. De vroegste versie van het apparaat lijkt rond 1910-1930 in China te zijn geproduceerd. Alle versies van het speelgoed zijn gebaseerd op een warmtemotor om te kunnen functioneren. Verdamping van een vloeistof uit de bek van de vogel verlaagt de temperatuur van de kop van het speelgoed. De verandering in temperatuur creëert een drukverschil in het lichaam van de vogel, waardoor hij mechanisch werk verricht (zijn kop onderdompelen). Een vogel die zijn kop in water dompelt, blijft dippen of dobberen zolang er water aanwezig is. In feite werkt de vogel zolang zijn snavel vochtig is, dus het speelgoed blijft een tijdje werken, zelfs als het uit het water wordt gehaald.

Soms wordt de drinkvogel een perpetuum mobile genoemd, maar perpetuum mobile bestaat niet, wat in strijd zou zijn met de wetten van thermodynamica. De vogel werkt alleen zolang er water uit zijn bek verdampt, waardoor er een energieverandering in het systeem ontstaat.

De vogel bestaat uit twee glazen bollen (kop en lijf) die met elkaar verbonden zijn door een glazen buis (nek). De buis strekt zich bijna tot aan de basis uit in de onderste bol, maar de buis strekt zich niet uit in de bovenste bol. De vloeistof in de vogel is meestal gekleurd dichloormethaan (methyleenchloride), hoewel ouder versies van het apparaat kunnen trichloormonofluormethaan bevatten (niet gebruikt bij moderne vogels omdat dit het geval is) een CFC).

Wanneer de drinkvogel wordt vervaardigd, wordt de lucht in de bol verwijderd, zodat het lichaam zich vult met vloeibare damp. De "kop" lamp heeft een snavel die bedekt is met vilt of een soortgelijk materiaal. Het vilt is belangrijk voor het functioneren van het apparaat. Decoratieve voorwerpen, zoals ogen, veren of een hoed, kunnen aan de vogel worden toegevoegd. De vogel is ingesteld om te draaien op een verstelbaar dwarsstuk dat aan de halsbuis is bevestigd.

De drinkvogel wordt gebruikt om veel principes in de scheikunde en natuurkunde te illustreren:

• koken en condensatie [dichloormethaan heeft een laag kookpunt van 39,6 ° C (103,28 ° F)]
• gecombineerde gaswet (de evenredige relatie tussen de druk en temperatuur van een gas in een constant volume)
• ideale gaswet (de proportionele relatie tussen het aantal deeltjes van een gas en de druk in een constant volume)
• koppel
• het zwaartepunt
• capillaire werking (waterafvoer in het vilt)
• natteboltemperatuur (temperatuurverschil tussen hoofd- en lichaamsbollen hangt af van de relatieve luchtvochtigheid)
• de Maxwell-Boltzmann-distributie
• verdampingswarmte / condensatiewarmte
• werking van een warmtemotor

De verzegelde drinkvogel is volkomen veilig, maar de vloeistof in het speelgoed is niet niet giftig. Oudere vogels waren gevuld met een brandbare vloeistof. Het dichloormethaan in de moderne versie is niet brandbaar, maar als de vogel breekt, is het het beste om de vloeistof te vermijden. Contact met dichloormethaan kan huidirritatie veroorzaken. Inademen of inslikken moet worden vermeden omdat de chemische stof mutageen, teratogeen en mogelijk kankerverwekkend is. De damp verdampt snel en verspreidt zich, dus de beste manier om met een kapot stuk speelgoed om te gaan, is door het gebied te ventileren en de vloeistof te laten verspreiden.