Тепловий насос вдома: експериментуємо разом!
Вітаю, майбутні науковці та любопитні експериментатори! Сьогодні ми розглянемо, як звичайні речі — пляшки, шприц і вода — можуть стати потужним інструментом для вивчення фізики. А ще я покажу вам реальні результати нашиш ліцеїстів — Зоріни Булгакової, Єгора Іванька та Богдана Трізно, які вже провели цей дослід!
Що потрібно для експерименту?
- 2 пластикові пляшки (0,5 л)
- Шприц (20-50 мл) — наш «компресор»
- Гаряча вода (~60°С) та лід
- Трубка (гумова або коктейльна)
Як це працює? Просто та наочно!
1️ Підготовка:
- Наповнюємо одну пляшку гарячою водою, іншу — холодною.
- З’єднуємо їх трубкою зі шприцем посередині.
2️ Етап розрідження:
- Повільно тягнемо поршень шприца назад.
- Спостерігаємо, як холодна вода рухається до гарячої пляшки.
3️ Етап стиснення:
- Різко натискаємо поршень — і тепло «стрибає» назад!
4️ Результат:
- Гаряча пляшка охолола, а холодна — нагрілася.
Робота Зоріни БУЛГАКОВОЇ
Зоріна створила класичну модель теплового насосу з доступних матеріалів:
1. Два пластикові бутлі (з червоною та синьою кришками), частково заповнені водою - дозволяли візуально контролювати процес
2. Гумова трубка діаметром 5 мм - оптимальна для перетікання рідини
3. Медичний шприц 50 мл - виконував роль компресора
4. Гнучкий шланг з’єднує нижню частину бутля
Фото установки (див. зображення) демонструє акуратність і методичність у проведенні досліду - якість, гідна справжнього вченого!
Робота Єгора ІВАНЬКА
Унікальність експерименту Іванька Єгора: новаторський підхід до класичного досліду
Експеримент Єгора виділяється серед інших нестандартним науковим підходом та цікавими модифікаціями класичної схеми.
Найцікавіші результати:
- Виявив оптимальний темп роботи (1 цикл за 5 секунд) для максимального теплообміну
- Довів, що короткі трубки (15-20 см) ефективніші за довгі
- Зафіксував нелінійну залежність теплопередачі від кількості циклів
💡 Науковий висновок:
Експеримент Єгора демонструє, що мікрофлюїдні системи (робота з малими об'ємами рідин) можуть бути ефективнішими за традиційні підходи. Це відкриває перспективи для створення компактних теплових систем нового покоління.
Чому це важливо?
Такі досліди підказують, як можна:
→ Зменшити енерговитрати побутових приладів
→ Покращити ККД промислових теплообмінників
→ Розробити мініатюрні системи охолодження для електроніки
Цитата Єгора:
"Найцікавіше — що навіть у такій простій системі можна знайти
оптимізаційний потенціал. Наука — це постійний пошук!"
Цей експеримент — чудовий приклад того, як критичне мислення та творчий підхід перетворюють звичайний дослід на справжнє наукове дослідження!
Робота Богдана ТРІЗНО
🔬 Опис експерименту:
- Є дві пластикові пляшки, частково заповнені водою.
- В кожну пляшку вставлено трубочку (жовту та зелену), які з’єднані між собою.
- У місці з’єднання трубочок встановлено шприц з голкою, який дозволяє змінювати тиск у трубках.
- Система герметично зібрана: трубки на місці кришки.
Практичне
застосування:
Такі досліди розвивають системне мислення і допомагають зрозуміти, як
створюються енергоефективні технології майбутнього.
У всіх трьох експериментаторів вийшло повторити ефект — це наука в дії!
Чому це важливо?
Цей експеримент — спрощена модель теплового насоса. Ось як це пояснити:
- Шприц = компресор: змінює тиск, «перекачуючи» тепло.
- Вода = холодоагент: переносить енергію між пляшками.
Чому в реальних приладах використовують гази, а не воду?
Гази (наприклад, фреон) швидше випаровуються і конденсуються, що робить систему
ефективнішою. Вода для цього підходить менше.
Таблиця спостережень і аналізу експерименту «Домашній тепловий насос»
| Етап | Дії ліцеїст(ки)а | Спостереження | Пояснення (висновки) |
| 1. Підготовка | Наповнити пляшки гарячою і холодною водою, з'єднай трубкою та шприцом. | Пляшки заповнені, трубка під'єднана. | Система готова для експерименту. |
| 2. Втягування поршня (розрідження) | Повільно потягнути поршень шприца назад. | Вода рухатися від холодної пляшки до гарячої. | Тиск падає, тепло переходить від гарячої до холодної води. |
| 3. Виштовхування поршня (стиснення) | Швидко натиснути поршень шприца вперед. | Вода рухається в зворотному напрямку. | Підвищення тиску передає тепло назад до гарячої пляшки. |
| 4. Підсумок | Записати, яка пляшка охолола, а яка нагрілася. | Пляшка з гарячою водою охолонула, а з холодною — трохи нагрілася. | Принцип роботи холодильника: тепло відбирається та переноситься. |
Як покращити експеримент? Ідеї від учнів
Зоріна радить додати термометр, щоб точно вимірювати температуру.
Єгор пропонує використати більший шприц — тоді ефект буде помітнішим.
Богдан експериментував з довжиною трубки — виявилося, що коротка працює швидше!
Висновок: наука — це цікаво!
Завдяки таким простим дослідам ми розуміємо складні явища. Великий респект Зоріні, Єгору та Богдану за їхню роботу!
А тепер — ваш хід! Повторіть або проведіть цікавий експеримент, додайте свої ідеї та пишіть у коментарі на моєму сайті. Найкращі фото-звіти опублікую в наступній статті!
Автор: Вадим ДомбровськийP.S. Дякую, що досліджуєте світ разом зі мною.