Как работает игрушка "Пьющая птичка"? Может быть это все-таки "вечный двигатель"? Раз только макни ее носом в воду, а дальше кажется, что все повторяется само собой ...Медленно опускает "пьющая птичка" свой клюв в стоящий перед ней стакан с водой, затем выпрямляется, покачивается слегка туда-сюда, как-будто собирается остановиться, но через некоторое время, как-будто набравшись сил, вновь наклоняется и макает свой клюв в воду. Так птичка может пить до бесконечности, пока при наклоне под ее клювом будет вода. Если убрать воду, то через несколько часов клюв и голова птички высыхают и её движение прекращается. Птичка движется до тех пор, пока с её клюва и головы происходит испарение.
Сегодня, 15 августа 2013 года, при температуре окружающего воздуха 27 градусов Цельсия, один полный цикл (клюв опущен в воду, выпрямление, покачивание, наклон и клюв снова в воде) птичке потребовалось 32 секунды. Когда же я направил на голову птички поток воздуха от маленького вентилятора, то цикл уменьшился до 8 секунд. Ветерок от вентилятора ускорил колебательный процесс, так как ускорилось испарение, а следовательно и охлаждение головы.
Познакомимся с устройством игрушки. Физическая игрушка "пьющая птичка" состоит из двух полых стеклянных шариков соединенных узкой трубочкой. Причем один из концов трубочки впаян в шарик так, что заканчивается недалеко от дна шарика. При изготовлении игрушки система заполняется жидкостью и запаивается. В качестве жидкости берется легко испаряющаяся жидкость с низкой температурой кипения, в данном случае метиленхлорид. Для большего эффекта жидкость подкрашивают. Наливают жидкости столько, чтобы выступающий в шарик конец трубочки, был в нее погружен. Шарик с выступающей трубочкой - это "живот" птички, противоположный шарик - "головка". Сверху стекло разрисовывается и декорируется под птичку: перья, шляпка, хвостик. Обязательной частью птички является клюв достаточной длины, который часто обклеивают фетром. Игрушка закреплена чуть выше живота на вращающейся горизонтальной оси и опорах, в результате чего птичка может переворачиваться вниз, т. е. "клевать". Для приведения игрушки в действие перед игрушкой ставят стакан с водой и один раз наклоняют ее, чтобы намочить клюв. А дальше все происходит без остановки ...Пока птичка сможет достать клювом воду в стакане об остановке игрушки можно не беспокоиться!
Каковы же причины "самопроизвольных" наклонов? Изначально внутри замкнутого сосуда-птички есть легко испаряющаяся жидкость, между жидкостью и парами над ее поверхностью устанавливается термодинамическое равновесие. Пары в зависимости от температуры создают давление на жидкость. Обмакнем клюв птички в поставленный перед ней сосуд с водой и отпустим. Центр тяжести лежит чуть ниже оси вращения (ближе к животу) , таким образом, птичка вынуждена будет выпрямиться. Вода с намокшего фетрового клюва начнет испаряется, при этом головка птички будет охлаждаться. При охлаждении головки термодинамическое равновесие нарушается. Понижение температуры паров в головке ведет к конденсации паров эфира на внутренних стенках головки. Давление паров эфира в головке упадет. Таким образом, давление паров в головке станет меньше, чем давлением паров над жидкостью в животе птички. Так как выравнивание давлений становится возможным только после того, как жидкость будет вытесняться более высоким давлением паров из нижнего сосуда вверх по трубочке, уровень жидкости в трубочке начнет повышаться. Это при ведет к поднятию точки центра тяжести над осью вращения. и птичка перевернется, снова макая клюв в воду.
