太陽能水泵
這是一種利用太陽能抽水的綜合性實驗裝置,可作課外活動實驗。太陽能水泵主要由廣口瓶、試管、凸透鏡、泵體、噴頭等組成,見圖14.10-12。
【製作方法】
1.廣口瓶部分:找一個500毫升的廣口瓶,在瓶口用的軟木塞上打大小不同的三個孔,供插試管、注水管和導水管用。試管直徑18毫米,長18釐米,內裝黑色塑料小紙片(裝在試管底部),再倒入5毫升氨水後將試管口插入軟木塞大孔中,過塞後留3釐米左右長度,將氣球套在試管口上,用線紮緊。軟水塞上的另兩個孔分別插注水管、導水管,然後將軟木塞裝在廣口瓶口內,用火漆密封。
2.廣口瓶支架:用稍有彈性的0.8毫米厚鐵皮剪成寬1.5釐米、長為廣口瓶周長三分之二的長條,彎成大半個圓圈,作為廣口瓶的腰箍,在對應的兩側各衝一凹穴,穴中嵌入自行車鋼珠,外面扣上支架,使廣口瓶能靈活轉動,支架則固定在可升降的支架杆上,支架杆底部是硬木做的滑塊,裝在底座的滑道內。支架杆上部固定一塊木質限位板。
3.凸透鏡:直徑10-15釐米、焦距10-15釐米左右。用薄鐵皮包好透鏡邊緣,在直徑前後兩側對稱處衝二個凹點,用稍有彈性的鐵皮作透鏡夾,夾上有二凸起部分如在凹點內,透鏡夾焊在夾持杆上,夾持杆則被夾在支架上,這樣透鏡可在透鏡夾內改變角度,透鏡又可隨夾持杆上下、左右移動。
4.泵體:水泵的製作方法見5.16節,泵體外形見圖14.10-13,泵體長約20釐米、直徑2釐米左右,鋼珠作為閥門。
噴頭選用噴霧器的噴嘴。
5.配重螺栓:用直徑14毫米、長40毫米的螺桿、螺母製作,螺桿固定在廣口瓶底部,通過旋轉螺母改變廣口瓶部分的重心位置,見圖14.10-12。
6.底座:用木料製作,中間開槽作為滑道,滑塊可從滑道開口端裝入。
【實驗原理】
將圖14.10-12中的廣口瓶內首先裝滿水,當凸透鏡將太陽光會聚在試管底部時,黑色塑料紙吸收熱量,並使氨水受熱汽化,氨氣進入氣球內,氣球體積膨脹使廣口瓶中的水經導水管進入水泵,衝開泵體的上閥門經噴頭噴出。當廣口瓶內水流出一定程度後,廣口瓶失去平衡而轉動,直到瓶底碰到限位板為止,此時試管底部離開了透鏡焦點位置,氨氣溫度降低而液化,廣口瓶內氣壓降低,水槽裡的水在大氣壓的作用下衝開泵體下面的閥門,經導水管進入廣口瓶內,當廣口瓶內裝進了約三分之二容積的水時,廣口瓶重心右移,使試管底部又落在透鏡焦點處,開始重複上述工作過程……這樣就能利用太陽能進行抽水。
【使用方法】
1.檢查裝置的各部分是否完好。按圖14.10-12組裝好實驗裝置。
2.通過注水管向廣口瓶內注滿水,然後夾住注水管。調節廣口瓶部分的重心,使瓶的右端落在限位板上。
3.調節凸透鏡的支架和透鏡方向,讓太陽光垂直入射到透鏡上,並使光線聚焦在試管底部黑色塑料紙上,約1-2分鐘後可看到由於氨水汽化使氣球膨脹,隨後水從噴頭噴出,水泵開始工作。
本裝置由安徽省濉溪縣鐵佛中學易傳禮、趙大同、李景順提供,曾獲第二屆全國自制教具評比三等獎。
本站提示:本自制教具可輔以“分子熱運動、內能”部分的物理實驗教學。
選自:《初中物理自制教具》
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