ptica koja pije vodu eksperiment pokazuje kako zakoni fizike objašnjavaju pojave koje svakodnevno posmatramo. Kada razumemo sile, energiju, kretanje i talase, ono što deluje neobično postaje jasno i predvidivo.
Igračka koja izgleda kao večiti motor
Staklena ptica se njiše, zaranja kljun u čašu, uspravlja se i ponavlja ciklus satima. Ipak, ona nije perpetuum mobile: energiju dobija iz razlike temperature koju održava isparavanje vode sa njene glave.
Fizičko objašnjenje
Isparavanje hladi vlažnu glavu. Radni fluid i njegova para u dve komore zato imaju različite temperature i pritiske. Niži pritisak u glavi omogućava tečnosti da se podigne kroz cev, težište se pomera i ptica se prevrće. Tada se pritisci izjednačavaju, tečnost se vraća i ptica se uspravlja.
Rad: A = F·s; snaga: P = A/t; toplota isparavanja: Q = m·L.
Veličine i jedinice:
A – rad (J), F – sila (N), s – put (m), P – snaga (W), Q – toplota (J), L – latentna toplota isparavanja (J/kg).
Kako pojava nastaje – korak po korak
- Kljun pokvasi filc na glavi.
- Isparavanje vode hladi glavu u odnosu na donju komoru.
- Razlika pritisaka podiže obojenu tečnost i pomera težište.
- Ptica se nagne, pritisci se izjednače, tečnost se vrati i ciklus počinje ponovo.
Primer iz prakse
Ako se glava osuši ili vazduh postane veoma vlažan, isparavanje slabi i ptica prestaje da radi. To otkriva da joj je potreban stalni tok energije iz okoline.
Od čega zavisi rezultat?
Brzina zavisi od temperature, vlažnosti, strujanja vazduha, kvašenja glave, položaja ose i visine čaše. Direktno jako zagrevanje može biti opasno i oštetiti igračku.
Najčešća zabluda
Zabluda: Ptica stvara energiju ni iz čega i dokazuje da je večiti motor moguć.
Tačno objašnjenje: Ona je mala toplotna mašina. Energija dolazi iz okoline kroz isparavanje i temperaturnu razliku, a rad prestaje kada se razlika ne održava.
Bezbedan ogled ili posmatranje
Koristite gotovu neoštećenu demonstracionu pticu prema uputstvu proizvođača. Ne lomite staklo i ne otvarajte je, jer unutrašnja tečnost nije za dodir ili gutanje. Držite je dalje od male dece i hrane.
Povezivanje sa školskim gradivom
Ogled povezuje isparavanje, latentnu toplotu, temperaturu, pritisak pare, težište, rad, snagu i drugi zakon termodinamike.
Pitanja za proveru znanja
- Šta hladi glavu ptice?
- Zašto se tečnost podiže?
- Da li je ovo perpetuum mobile?
Odgovori
1) Isparavanje vode. 2) Zbog razlike pritisaka između komora. 3) Ne, energiju dobija iz okoline.
Česta pitanja
Koliku snagu može dati?
Veoma malu, reda mikrovata u tipičnim demonstracijama, ali dovoljnu da održava sopstveno njihanje.
Zašto staje po vlažnom vremenu?
Pri velikoj vlažnosti voda sporije isparava, pa je hlađenje glave i razlika temperature manja.
Zaključak
Ptica koja pije je elegantna toplotna mašina prerušena u igračku. Njeno kretanje povezuje isparavanje, pritisak i pomeranje težišta.
Za dalje učenje pogledajte formule iz fizike i rešene zadatke na sajtu Fizičarenje.