Ручной бойлер - Hand boiler

А ручной бойлер или (реже) измеритель любви это стеклянная скульптура используется как экспериментальный инструмент для демонстрации парожидкостное равновесие, или как предмет коллекционирования причудливо «измерить любовь». Он состоит из нижнего лампочка содержащий летучий жидкость и смесь газов, которая обычно связана скручиванием стеклянная трубка который подключается к верхней или «принимающей» стеклянной колбе.

Ручной игрушечный котел, встроенный в шариковую ручку. Тепло от кончиков пальцев испаряет часть красной жидкости внутри трубки, заставляя ее подниматься и пузыриться в верхнюю камеру, как если бы жидкость кипела.

Механика

Ручной бойлер работает аналогично "пьющая птица "игрушка:^[1] Верхняя и нижняя лампочки устройства имеют разную температуру, поэтому давление пара в двух лампах разное. Поскольку нижняя колба более теплая, давление пара в ней выше. Разница в давлении пара заставляет жидкость перемещаться из нижнего баллона в верхний. Таким образом:

${\displaystyle \Delta h={\frac {\Delta p}{\rho g}}}$

куда:
${\displaystyle \Delta h}$ = высота столба жидкости над уровнем жидкости в нижнем баллоне
${\displaystyle \Delta p}$ = разница в давлении пара между двумя лампами (которую можно определить с помощью Уравнение антуана )
${\displaystyle \rho }$ = плотность жидкости
${\displaystyle g}$ = ускорение свободного падения на поверхности Земли

Жидкость внутри ручного бойлера на самом деле не кипит. «Кипение» вызвано соотношением между температура и давление газа. При повышении температуры газа в закрытом сосуде повышается и давление. Для движения жидкости между двумя большими камерами должна быть разница в температуре (и давлении). При удерживании в вертикальном положении (меньшая груша наверху) жидкость будет двигаться от груши с более высоким давлением к груши с более низким давлением. По мере того, как газ продолжает расширяться, газ будет пузыриться через жидкость, заставляя ее кипеть. Тот факт, что жидкость летучая (легко испаряется), делает ручной бойлер более эффективным. Добавление тепла к жидкости дает больше газа, а также увеличивает давление в закрытом контейнере.^[2]

Иногда ручной бойлер используется для демонстрации свойств дистилляция. Поскольку жидкость как испаряется и конденсируется при относительно низких температурах в замкнутой системе котел можно перевернуть вверх дном, а верхний конец можно поместить в ледяную воду. Газообразная форма жидкости будет конденсироваться в охлаждаемой камере. Поскольку жидкость часто окрашивается красителем, но краситель не испаряется и не конденсируется при той же температуре, жидкость, которая конденсируется в охлаждаемой камере, бесцветна, оставляя пигмент позади.

Популярная культура

В популярной культуре ручные котлы иногда назывались «счетчиками любви», потому что трубка, разделяющая верхнюю и нижнюю лампочки, скручена в форме сердца, а летучая жидкость окрашена в красный цвет. Измерители любви были обычным предметом коллекционирования или сувениром. В зависимости от того, как был упакован предмет, можно было схватить нижнюю лампочку, чтобы «доказать», насколько страстным был один из них, или пара хваталась каждый за один конец, чтобы посмотреть, кто вытолкнет жидкость в лампочку другого.

Ручные котлы сегодня гораздо чаще используются как научная новинка.

История

Ручные котлы появились как минимум в 1767 году, когда американский эрудит Бенджамин Франклин встретил их в Германии. Он разработал улучшенную версию в 1768 г.^[3] после чего они были названы импульсным стеклом Франклина, пальмовым стеклом или импульсным молотком (нем. Pulshammer) или гидравлический удар (немецкий: Вассерхаммер).^[4]

Смотрите также

• Закон Чарльза
• Питьевая птица
• Газовые законы
• Равновесие пар-жидкость

Рекомендации

1. Видеть:
   • Укке, Кристиан; Шлихтинг, Ханс-Иоахим (1995). "Der Kaffeekugelschreiber oder das Liebesthermometer" [Перколятор для кофе или термометр любви]. Physik in unserer Zeit (на немецком). 26 (4): 192–193. Доступны на: Университет Мюнстера (Мюнстер, Северный Рейн-Вестфалия, Германия)
   • Укке, Кристиан; Шлихтинг, Ханс-Иоахим (2011). Spiel, Physik und Spaß: Physik zum Mitdenken und Nachmachen [Игра, физика и веселье: физика, которую нужно повторять и воспроизводить] (на немецком). Вайнхайм, Германия: Wiley VHC Verlag & Co., стр. 78–79.
2. http://www.real-world-physics-problems.com/hand-boiler.html
3. Видеть:
   • Письмо Бенджамина Франклина Джону Уинтропу от 2 июля 1768 г.
   • Франклин, Бенджамин (1769). Эксперименты и наблюдения за электричеством, сделанные в Филадельфии, Америка…. Лондон, Англия: Дэвид Генри. С. 489–492.
   • Робисон, Джон; Ватт, Джеймс; Брюстер, Дэвид (1822). Система механической философии. т. 2. Эдинбург, Шотландия: Дж. Мюррей. п. 14, сноска.
4. Трубка Франклина или импульсный молот отличались по форме от гидроудара. Импульсный молоток (немецкий: Pulshammer) и гидроудар (нем. Вассерхаммер) показаны в: Фрик, Джозеф; Леман, Отто (1905). Physikalische Technik или Anleitung zu Experimentalvorträgen [Физическое оборудование или руководство по демонстрации лекций] (на немецком). т. 1, часть 2 (7-е изд.). Брауншвейг, Германия: Friedrich Vieweg & Sohn. п. 1084. Трубка Франклина или импульсный молоток изображен на рис. 2916; Гидравлический удар показан на рис. 2917.