Con chim gật gù uống nước
Chim uống nước là một đồ chơi hoạt động dựa trên các hiện tượng nhiệt học.
Bài tập này sẽ xét một mô hình đơn giản để ước tính chu kì uống nước của chú
chim.
Nguyên lý hoạt động cơ bản của con chim như sau:
Đầu tiên cho con chim cúi xuống “uống nước” trong cốc (phần đầu con chim
làm bằng một chất xốp hút nước). Sau đó để cho con chim đứng tự do, toàn bộ
chất lỏng CH2Cl2 đều ở phần đuôi. Nước ở trên đầu con chim sẽ bay hơi nếu
như áp suất hơi nước thấp hơn áp suất hơi nước bão hòa ở nhiệt độ phòng. Sự
bay hơi nước ở đầu con chim sẽ làm hạ nhiệt độ phần đầu, do đó hơi CH2Cl2 ở
bên trong đầu con chim sẽ được làm lạnh và ngưng tụ thành các giọt chất lỏng
nhỏ, làm cho áp suất hơi CH2Cl2 ở phần đầu giảm. Khi đó, sự chênh lệch áp suất
giữa phần đầu và phần đuôi xuất hiện, đẩy chất lỏng CH2Cl2 dâng lên trong ống
thủy tinh. Chất lỏng CH2Cl2 dâng lên làm cho khối tâm của hệ được nâng lên
cao đến khi momen của trọng lực đủ lớn làm cho con chim cúi xuống uống
nước lần tiếp theo, khi đó đầu và mỏ con chim hút thêm nước giữ cho phần đầu
và mỏ luôn ướt. Khi con chim gần như nằm ngang thì phần đầu và đuôi thông
với nhau do đó chất lỏng CH2Cl2 di chuyển từ phần đầu xuống phần đuôi, làm
cho khối tâm di chuyển xuống phần đuôi và kéo con chim đứng lên. Sau đó hơi
nước ở phần đầu tiếp tục bay hơi và chất lỏng CH2Cl2 lại dâng lên trở lại, bắt
đầu một chu trình mới.
