Συνολικές προβολές σελίδας

Σάββατο, 3 Μαΐου 2014

Κατασκευή θερμομέτρου με υλικά απο την κουζίνα μας !



Όλα τα υγρά όταν αυξάνεται η θερμοκρασία τους αυξάνεται και ο όγκος τους. Στο φαινόμενο αυτό στηριζόμενοι κατασκευάσαμε θερμόμετρο χώρου που λειτουργεί σε θερμοκρασίες από 4 ως 40 °C.
Το θερμόμετρο λειτουργεί με νερό χρωματισμένο με υπερμαγγανικό κάλι για να είναι ευδιάκριτη η στάθμη του μέσα στον σωλήνα. 
Το νερό διαστέλεται όπως όλα τα υγρά όταν η θερμοκρασία του αυξάνεται όμως στην περιοχή 0 ως 4 βαθμούς παραδόξως συμπεριφέρεται αντίστροφα δηλαδή καθώς μεγαλώνει η θερμοκρασία του πάνω από 0 και μέχρι τους 4 βαθμούς αντί να διαστέλεται το νερό συστέλεται (ανωμαλία διαστολής του νερού).
Ακόμη ξέρουμε ότι το καθαρό νερό παγώνει στους 0 και βράζει στους 100 βαθμούς Κελσίου και φυσικά δεν θα μπορούσε να λειτουργεί ένα τέτοιο θερμόμετρο σε θερμοκρασίες γύρω από αυτές τις θερμοκρασίες για τί θα έσπαγε το γυαλί που το περιέχει το νερό... 
Τα παραπάνω εξηγούν  το ότι το θερμόμετρο νερού λειτουργεί σε θερμοκρασίες πάνω απο 4 βαθμούς .
Η διαδικασία κατασκευής του θερμομέτρου   είναι η εξής:
1.Γεμίζουμε με χρωματισμένο νερό (με μελάνι διαλυτό σε νερό ή νερό από   βρασιμο  μαύρου λάχανου ή παντζαριών) ένα γυάλινο μπουκάλι π.χ μπύρας ,

2. περνάμε από το κέντρο κατάληλου φελού έναν μακρύ  γυάλινο λεπτό σωλήνα που τον 
στεγανοποιούμε με σιλικόνη
τα εργαλεία για το τρύπημα του πώματος
                                                     
έχει μπει η σιλικόνη
3. βάζουμε στο στόμιο του μπουκαλιού ώστε ο σωλήνας μας να είναι μέσα στο μπουκάλι 3-4 πόντους 
4. βάζουμε με σύριγγα από το πάνω μέρος του σωλήνα χρωματισμένο νερό ώστε τα 2/3 του σωλήνα πάνω από το μπουκάλι να είναι άδειος,


5.βάζουμε το μπουκάλι μας μέσα σε δοχείο με νερό και πάγο και περιμένουμε 5 λεπτά μέχρι να αποκτήσει το θερμόμετρό μας την θερμοκρασία του νερού του δοχείου και σημειώνουμε με ανεξίτηλο μαρκαδοράκι την στάθμη του χρωματισμένου νερού στον σωλήνα μας(που βλέπουμε ότι κατεβαίνει αργά - αργά πιό κάτω  και όταν σταθεροποιείται  καταγράφουμε και την θερμοκρασία που έχει το νερό με την βοήθεια άλλου θερμομέτρου χώρου και την θέση του χρωματισμένου νερού στον γυάλινο σωλήνα)
10 βαθμοί Κελσίου  η θερμοκρασία του νερού
το 1ο πράσινο σημαδάκι χαμηλά αντιστοιχεί στην 1η μέτρηση στους 10 βαθμούς ,τα άλλα
πιό πάνω στυς 20, 30 και 40 βαθμούς των επόμενων μετρήσεων.

6. κάνουμε το ίδιο βάζοντας τώρα το μπουκάλι μας σε άλλο δοχείο με ζεστό νερό και όταν σταματάει να ανεβαίνει μέσα στον σωλήνα το χρωματισμένο νερό σημειώνω  με τον μαρκαδόρο την  νέα θέση του χρωματισμένου νερού μέσα στον σωλήνα μας και καταγράφω την νέα θερμοκρασία του νερού του δοχείου που μετρώ με το άληθινό θερμόμετρο και κάνω το
ίδιο άλλες 2 φορές και καταγράφω έστω  30 και 40 βαθμούς στις επόμενες μετρήσεις 
7. το μόνο που μένει είναι να βαθμολογήσω το θερμόμετρό μου που γίνεται με την βοήθεια ενός χάρακα και χαροταινίας : 
μετράω την απόσταση σε εκατοστά των δυο σημαδιών που έβαλα στο σωλήνα μου έστω ότι απέχουν 4 εκατοστά και οι θερμοκρασίες ήταν 10 η μικρή και 20 βαθμοί Κελσίου η  επόμενη  άρα απέχουν   20-10=10 βαθμούς   και αρκεί να χωρίσω τα 4 εκατοστά σε 10 ίσα  μέρη  έτσι 4 εκατοστά δια 10 = 0,4 εκατοστό έτσι κολλάω μια χαρτοταινία στο τραπέζι μήκους 4 εκατοστών και την χωρίζω με την βοήθεια χάρακα σε 10 ίσα μέρη  και γράφω  δίπλα στο 1ο   σημάδι την θερμοκρασία 10,  δίπλα στο 5ο  σημάδι 15 , δίπλα στο 10ο σημάδι 20  ι 



στο 10  αντιστοιχεί το 1ο πράσινο σημάδι και 4 εκατοστά δεξιά (τόσο απείχαν στον  σωλήνα) αντιστοιχεί το 20  δηλαδή το 2ο σημάδι , 5 εκατοστά πιο δεξιά σημείωσα το 30 και 5,5 εκατοστά  ακόμη πιο δεξιά το 40 βαθμοί(σύνολο απόστασης 4+5+5,5=14,5 εκατοστά από το 10 βαθμοί  ως το 40 βωαθμοί), όπως βλέπετε χώρισα μετά την απόσταση των 4 εκατοστών σε 10 ίσα μέρη και στην μέση έγραψα 15, όμοια έκανα απο το 20 ως το 30 και στην μέση έγραψα 25 ,αλλά και από το 30 ως το 40 και στην μέση έγραψα 35 , τέλος κατέβηκα και πιό χαμηλά ως το 5 κατεβαίνοντας κατά 0,4  εκατοστά  ανά βαθμό (που αντιστοιχει στην γειτονική περιοχή από 10 ως 15 βαθμούς).
Παρατηρείστε ότι δεν έχουμε απόλυτα συμμετρική διαστολή καθώς στους πρώτους 10 βαθμούς αύξησης της θερμοκρασίας έχουμε αύξηση όγκου που αντιστοιχεί στον ογκο του σωλήνα μήκους 4 εκατοστών  ενώ στους επόμενους 10 αντιστοιχεί σε μήκος 5 εκ. και πιό πάνω 5,5 εκατοστών περίπου(αυτό σημαίνει ότι η γραφική παράσταση  όγκου- θερμοκρασίας δεν αντιστοιχεί σε  ευθεία  αλλά καθώς αυξάνεται ο όγκος καμπυλώνεται  η γραμμή ελαφρά προς τα πάνω.)
8. τέλος κολλάω την χαρτοταινία στον γυάλινο σωλήνα με το 10 Κελσίου  στο κατώτερο σημάδι του σωλήνα και το 20 βαθμοί Κελσίου στο  2οσημάδι  (προσοχή καλό είναι η χαρτοταινία να μην αγκαλιάζει όλον τον σωλήνα για να φαίνεται πιό εύκολα η στάθμη του υγρού).




ΠΙΝΑΚΑΣ ΜΕ ΤΑ ΣΗΜΕΙΑ ΠΗΞΗΣ ΜΕΡΙΚΩΝ ΥΛΙΚΩΝ:

 Από τον πίνακα καταλαβαίνουμε ότι ένα θερμόμετρο οινοπνεύματος δεν μπορεί να χρησιμοποιηθεί
για να μετρήσουμε θερμοκρασίες κάτω από την τιμή των -114 βαθμών Κελσίου (θα πάγωνε το υγρό χωρίς να έσπαγε το θερμόμετρο αφού θα μίκρυνε ο όγκος του οινοπνεύματος όμως δεν θα λειτουργούσε το θερμόμετρο...), τα θερμόμετρα υδραργύρου (απαγορευμένα πιά) είναι ακατάληλα για θερμοκρασίες κάτω από -39 βαθμούς Κελσίου .
Το καθαρό οινόπνευμα έχει σημείο βρασμού 78 °C οπότε καταλαβαίνουμε ότι ένα θερμόμετρο οινοπνεύματος δεν μπορεί να λειτουργεί κοντά σε αυτή την θερμοκρασία και έτσι είναι φανερό ότι η περιοχή λειτουργίας ενός θερμομέτρου οινοπνεύματος είναι λίγο πάνω από το σημείο πήξης  έως λίγο πιό κάτω από το σημείο βρασμού του( δηλαδή από  -114 ως +78 °C περίπου ) σε άλλες  περιοχές 
μπορούμε να χρησιμοποιούμε μεταλικά θερμόμετρα....
Το θερμόμετρό μας σε λειτουργία  πρωί- πρωί σε εξωτερικό χώρο  δείχνει 16 +  ενώ το θερμόμετρο δίπλα του δείχνει το ίδιο.


Αρχειοθήκη ιστολογίου