Webbläsaren som du använder stöds inte av denna webbplats. Alla versioner av Internet Explorer stöds inte längre, av oss eller Microsoft (läs mer här: * https://www.microsoft.com/en-us/microsoft-365/windows/end-of-ie-support).

Var god och använd en modern webbläsare för att ta del av denna webbplats, som t.ex. nyaste versioner av Edge, Chrome, Firefox eller Safari osv.

Värmemaskin inte evighetsmaskin

Bildsekvens av den drickande fågeln. Foto.

Årskurs: 7-9, Gymnasiet
Ämnesområde: Energi

Den drickande fågeln är ett exempel på en så kallad värmemaskin. Den omvandlar en temperaturskillnad till en rörelse. I det här fallet temperaturskillnaden mellan huvudet som kyls genom avdunstning och den nedre delen som har rumstemperatur. Fågeln som verkar doppa näbben i all oändlighet är alltså ingen evighetsmaskin!

Material

  • En drickande fågel. Finns hos flera återförsäljare av skolmateriel.
  • En kopp eller ett glas.
  • Vatten.

Tillverka

Se till att fågelns huvud är tillräckligt vått. Doppa ner fågelns näbb en stund i vatten så att det luddiga materialet får möjlighet att absorbera vätskan.

Fyll en kopp eller ett glas med vatten och placera det så att fågelns näbb doppar i vattnet varje gång fågeln tippar över. Du kan behöva lägga något under glaset eller koppen om vattnet inte kommer tillräckligt högt upp. Eller välja ett mindre glas om det är för högt.

Experimentet

Studera fågeln en stund. Observera vad som sker med vätskan inne i fågeln vid olika lägen.

Vad händer?

Under tillverkningen evakueras största delen av luften inne i fågeln. Den gas som återstår är till största delen ångorna från vätskan inne i fågeln. En vätska som avdunstar mycket lätt. 

Ångan kyls ned
När materialet på fågelns huvud är vått avdunstar vattnet och kyler den ånga som finns inne i fågelns huvud. Ångan som kyls kondenseras till vätska och då minskar också trycket inne i huvudet.

Eftersom trycket av ångan i fågelns kropp nu är högre än trycket i huvudet kommer vätska att tryckas upp genom röret mot huvudet. När vätskan stiger i röret flyttas fågelns tyngdpunkt högre upp och fågeln börjar tippa över. 

Den drickande fågeln bredvid en blå plastmugg. Foto.

När fågeln till slut doppar näbben i vattnet öppnas en fri passage mellan huvudet och kroppen. Trycket utjämnas och vätskan rinner tillbaka ner i den nedre delen av fågeln. Fågeln reser sig då åter till upprätt läge och hela processen börjar om.

Varje gång fågeln doppar näbben i vattnet absorberar materialet på näbben lite vatten som ersätter det som avdunstat. Detta hindrar fågeln från att torkar ut. Fågeln kommer att fortsätta att doppa näbben och dricka ända tills huvudet torkat och avdunstningen upphör.

Sammanfattning:

  • Fågelns huvud doppar ner i vattnet och blir vått.
  • Vatten avdunstar från det luddiga materialet på huvudet.
  • Ångan i fågelns huvud kondenseras till vätska.
  • Trycket i fågelns huvud minskar eftersom vätskan har mindre volym än gasen.
  • Vätska trycks upp till området med lägre tryck i huvudet.
  • Fågeln tippar över och processen början om.

En intressant variant är att måla den nedre delen av fågeln svart. För att fågeln ska doppa huvudet utgör en nödvändig förutsättning att huvudet är svalare än kroppen. Normalt åstadkommer man detta genom att vattnet avdunstar från fågelns huvud. 

Genom att måla kroppen svart och låta solen eller en stark lampa lysa på fågeln kan man också skapa denna temperaturskillnad mellan huvud och kropp. Därigenom kan du antingen få fågeln att doppa snabbare eller till och med att få den att doppa huvudet utan att det behöver bli vått.

Lyfta gem
Man har lyckats mäta effekten hos den drickande fågeln genom att koppla den till en vinsch och använda fågeln för att lyfta gem. Effekten som uppmättes var ungefär en mikrowatt.

(Materialet ingår i Science Snacks och är översatt av NRCF med tillstånd av The Exploratorium, San Francisco. Besök deras hemsida för mer inspiration, ny flik)

2023-03-14