Разделы 
Дополнительно
Задача по физике - 14421
2020-11-28 
Несколько лет назад в продажу поступила интересная игрушка «утенок, что пьет воду» (рис.). Она представляет собой стеклянную, наглухо запаянную фигурную ампулу на металлической оси. Из ампулы выкачан воздух и она частично заполнена эфиром или другой жидкостью, которая легко испаряется. В равновесии туловище «утенка» отклонен на несколько градусов от вертикали. Голову и клюв «утенка» покрыто тонким слоем ваты. Если опустить клюв «утенка» в стакан с водой, то «утенок» после этого будет непрерывно сколь угодно долго колебаться и «пить» воду из стакана. Не является ли эта игрушка примером «вечного двигателя»? Объясните поведение «утенка».
Решение:
Во время испарения воды из мокрой головки утенка ее температура немного снижается. В результате давление пара в головке уменьшается, жидкость поднимается по трубочке, центр тяжести системы перемещается выше оси вращения и утенок наклоняется, прикасается клювом к поверхности воды в блюдце. Клюв и головка снова смачиваются. Но при наклоне утенка нижний конец трубочки в шарике выходит из жидкости, благодаря чему пар в шарике и головке взаимодействует между собой и давление пара в них выравнивается. Жидкость от головки стекает вниз, и утенок снова поднимает голову. Затем весь процесс повторяется. Утенок колеблется до тех пор, пока головка остается мокрой.
Движение утенка происходит за счет теплоты, отнимаемой из окружающей среды. Итак, в двигателе «утенок» источником тепла является окружающая среда, а охлаждение и необходима разница температур достигаются благодаря испарению воды. Если утенок и блюдце с водой накрыть стеклянным колпаком, то через некоторое время, когда пара под ним станет насыщенным и испарения воды из головки прекратится, разницы температур не будет и утенок перестанет колебаться. По этой причине при низкой температуре или после дождя утенок замедляет свои колебания или вообще останавливается.
Несколько лет назад в продажу поступила интересная игрушка «утенок, что пьет воду» (рис.). Она представляет собой стеклянную, наглухо запаянную фигурную ампулу на металлической оси. Из ампулы выкачан воздух и она частично заполнена эфиром или другой жидкостью, которая легко испаряется. В равновесии туловище «утенка» отклонен на несколько градусов от вертикали. Голову и клюв «утенка» покрыто тонким слоем ваты. Если опустить клюв «утенка» в стакан с водой, то «утенок» после этого будет непрерывно сколь угодно долго колебаться и «пить» воду из стакана. Не является ли эта игрушка примером «вечного двигателя»? Объясните поведение «утенка».
Решение:
Во время испарения воды из мокрой головки утенка ее температура немного снижается. В результате давление пара в головке уменьшается, жидкость поднимается по трубочке, центр тяжести системы перемещается выше оси вращения и утенок наклоняется, прикасается клювом к поверхности воды в блюдце. Клюв и головка снова смачиваются. Но при наклоне утенка нижний конец трубочки в шарике выходит из жидкости, благодаря чему пар в шарике и головке взаимодействует между собой и давление пара в них выравнивается. Жидкость от головки стекает вниз, и утенок снова поднимает голову. Затем весь процесс повторяется. Утенок колеблется до тех пор, пока головка остается мокрой.
Движение утенка происходит за счет теплоты, отнимаемой из окружающей среды. Итак, в двигателе «утенок» источником тепла является окружающая среда, а охлаждение и необходима разница температур достигаются благодаря испарению воды. Если утенок и блюдце с водой накрыть стеклянным колпаком, то через некоторое время, когда пара под ним станет насыщенным и испарения воды из головки прекратится, разницы температур не будет и утенок перестанет колебаться. По этой причине при низкой температуре или после дождя утенок замедляет свои колебания или вообще останавливается.
