 Колпак начала ХХ века с вакуумным насосом | |
| Использует | Ограждение предметов, содержащих газы или вакуум |
|---|---|
Колпак представляет собой стеклянную банку , похожий по форме на колокол , и может быть изготовлен из различных материалов (от стекла различных типов металлов). Колокольчики часто используются в лабораториях для создания и удержания вакуума . Это обычный научный аппарат, используемый в экспериментах. [1] Колокольные банки имеют ограниченную способность создавать сильный вакуум; вакуумные камеры доступны, когда требуется более высокая производительность. Они использовались, чтобы продемонстрировать влияние вакуума на распространение звука.
В дополнение к их научным применениям колпачки могут также служить витринами или прозрачными пылезащитными крышками. В таких ситуациях колпак обычно не находится под вакуумом.
Вакуум [ править ]
Вакуумный колпак помещается на основание, которое имеет выход к шланговому фитингу, который через шланг может быть подключен к вакуумному насосу . Вакуум создается путем откачки воздуха из колпака.
Нижний край вакуумного колпака образует фланец из тяжелого стекла с гладкой шлифовкой на дне для лучшего контакта. Дно банки одинаково тяжелое и приплюснутое. Между ними обычно наносят мазок вакуумной смазки . Поскольку внутри образуется вакуум, он создает значительную силу сжатия, поэтому нет необходимости зажимать уплотнение. По этой причине колпак нельзя использовать для выдерживания давлений выше атмосферного, только ниже.
Колокольчики обычно используются для демонстраций в классе или любителями, когда требуется только относительно некачественный вакуум. Передовые исследования, проводимые в сверхвысоком вакууме, требуют более сложной вакуумной камеры . Однако несколько испытаний можно провести в камере колпака, имеющей эффективный насос и низкую скорость утечки.
Роберт Бойль сообщил о некоторых из первых научных экспериментов с использованием колпака для создания вакуума . [2] В своей книге « Новые физико-механические эксперименты, прикосновение к воздушной пружине и ее последствиям» (выполненные по большей части в новом пневматическом двигателе) он описал 43 отдельных эксперимента, некоторые из которых были выполнены. вместе с Робертом Гуком исследуют влияние снижения давления воздуха внутри колпака на находящиеся внутри предметы. [3]
Эксперименты по распространению звука [ править ]
Один из наиболее известных экспериментов заключался в помещении колокольчика внутрь сосуда и наблюдении за тем, как при откачке воздуха звон исчезал. Этот эксперимент продемонстрировал, что распространение звука осуществляется через воздух, и что в отсутствие воздушной среды звуковые волны не могут распространяться. Этот эксперимент часто используется в качестве научного эксперимента в классе , где эксперимент повторяется с таким предметом, как будильник, помещенным под колпаком, и шум будильника исчезает по мере откачки воздуха, что используется для демонстрации эффекта. . [4]Дополнительно поместив микрофон внутрь колпака и наблюдая, что звук, регистрируемый микрофоном, уменьшается по мере откачки воздуха, можно исключить эффект поглощения звука стеклом самого сосуда. [5]
.jpg/440px-Thinktank_Birmingham_-_Boulton_&_Watt_Office(2).jpg)
.jpg){kind=link}
Свеча в колпаке эксперименты [ править ]
Другой распространенный эксперимент с колпаком включает в себя размещение сосуда над зажженной свечой и наблюдение за тем, как пламя гаснет, демонстрируя, что для горения требуется кислород . [6] Обычный вариант этого эксперимента - поместить свечу и колпак над водой и наблюдать, как когда свеча гаснет, уровень воды внутри колпака поднимается. Объяснение этого наблюдения состоит в том, что нагревание воздуха внутри сосуда свечами вызывает его расширение, и когда свеча исчерпает запас кислорода и гаснет, воздух охлаждается и сжимается, в результате чего вода поднимается до заполнить пространство. Распространенное заблуждение состоит в том, что уровень воды поднимается, чтобы заменить израсходованный кислород, но поскольку реакция горения производитуглекислый газ как продукт, это объяснение неверно. [7]
Джозеф Пристли также использовал свечу и мяту, помещенные под колпаком, в эксперименте, описанном в « Экспериментах и наблюдениях на различных видах воздуха», чтобы продемонстрировать эффект фотосинтеза . Сначала зажигали свечу, затем над двумя предметами ставили колпак, и как только свеча поглощала кислород, пламя гасло. Однако через несколько дней свечу удалось снова зажечь, продемонстрировав, что растение произвело необходимый кислород. [8]
Физиологические эксперименты [ править ]
Пристли также проводил эксперименты с растениями и мышами под колпаком. Он обнаружил, что в то время как мышь, которую держали одна в колпаке, в конце концов умерла, когда в сосуд помещали растение, мышь выживала.
Бойль также изучал эффект удаления воздуха из колпаков, содержащих множество различных животных, включая насекомых, мышей, птиц и рыб, и наблюдал, как они реагируют на удаление воздуха. [2] [9] [10] В «Эксперименте 40» из New Experiments Physico-Mechanicall, касание пружины воздуха и ее эффектов (сделанных, по большей части, в новом пневматическом двигателе), он испытал способность насекомых летать при пониженном давлении воздуха, в то время как в «Эксперименте 41» он продемонстрировал, что живые существа зависят от воздуха для их выживания.
Картина маслом «Эксперимент с птицей в воздушном насосе» изображает натурфилософа, повторяющего эксперимент, аналогичный тому, что был проведен Бойлем, с птицей в колпаке.
Риски [ править ]
Вакуума создает перепад давления в одну атмосферу, приблизительно 14 фунтов на квадратный дюйм, над поверхностью стекла. Энергия, содержащаяся в имплозии, определяется разницей давления и откачиваемым объемом. Объем колб может меняться на порядки между экспериментами. При работе с колбами литрового или большего размера химики должны рассмотреть возможность использования защитного экрана или створки вытяжного шкафа, чтобы защитить их от осколков стекла в случае взрыва. Стеклянную посуду также можно обернуть спиралями из ленты, чтобы уловить осколки, или обернуть перепончатой сеткой, которая чаще встречается на баллонах для акваланга .
Стекло в вакууме становится более чувствительным к сколам и царапинам на его поверхности, поскольку они образуют точки накопления деформации, поэтому по возможности лучше избегать использования старого стекла. Удары по стеклу и термические напряжения также вызывают озабоченность в условиях вакуума. Колбы с круглым дном более эффективно распределяют нагрузку по своей поверхности и, следовательно, более безопасны при работе в вакууме.
Декоративный или консервант [ править ]
В этом разделе не процитировать любые источники . ( Октябрь 2015 г. ) ( Узнайте, как и когда удалить этот шаблон сообщения ) |
Чисто декоративные колокольчики обычно использовались в викторианский период для демонстрации и использования в качестве прозрачных пылезащитных крышек и витрин для самых разных предметов, включая часы, таксидермию , ракушки, восковые цветы и фрукты. [11] [12] [13] Декоративные колпаки изготавливались из тонкого стекла, уделялось больше внимания их оптической прозрачности, и у них не было утолщенного нижнего фланца. По этой причине они не подходят для использования в вакууме и обычно выходят из строя при откачке.
Подобные стеклянные купола использовались как сырные купола или садовые колпаки .
В популярной культуре [ править ]
- « Банка » (ноябрь 1944 г.) - рассказ Рэя Брэдбери , опубликованный в журнале Weird Fiction.
- Jar Bell (1963) является роман с ключом от Сильвии Плат , первоначально опубликована под псевдонимом «Виктория Лукас»
См. Также [ править ]
- Эксикатор
Ссылки [ править ]
- ↑ Bell Jar , Национальный музей американской истории, 2009 г. , получено 15 ноября 2019 г.
- ^ a b Бойль, Роберт (1660). Новые физико-механические эксперименты, касание пружины воздуха и ее эффекты . Оксфорд: Х. Холл. ISBN 978-0-598-41236-2.
- ^ Запад, Джон Б. (1 января 2005 г.). «Знаменательная книга Роберта Бойля 1660 года с первыми экспериментами над разреженным воздухом» . Журнал прикладной физиологии . 98 (1): 31–39. DOI : 10.1152 / japplphysiol.00759.2004 . ISSN 8750-7587 . PMID 15591301 .
- ^ "Эксперимент с колпаком" . Университет Амриты .
- ^ Хан, Dejun (15 апреля 2003). "Улучшенная демонстрация колокольчика в колокольчике" . Учитель физики . 41 (5): 278–279. Bibcode : 2003PhTea..41..278H . DOI : 10.1119 / 1.1571284 . ISSN 0031-921X .
- ^ "Flame Out - Американское химическое общество" . Американское химическое общество . Проверено 26 июля 2020 .
- ^ "Science View - свеча в эксперименте колокольчика - лопнув - BBC Sounds" . www.bbc.co.uk . Проверено 26 июля 2020 .
- ^ Пристли, Джозеф (1776). Эксперименты и наблюдения на разных видах воздуха . Дж. Джонсон.
- ↑ Бойл, Роберт (1 января 1670 г.). «Новые пневматические эксперименты по дыханию. - Эти эксперименты, проведенные этим неутомимым благодетелем философии достопочтенным Робертом Бойлем. Чтобы пролить свет на доктрину дыхания, а также дать любознательным натуралистам повод для дальнейших исследований. в то же самое, их благородный автор сообщил издателю этих газет, который посчитал, что было бы удобнее сделать их частью этих трактатов (они занимают комнату, но из нескольких листов) " . Философские труды Лондонского королевского общества . 5 (62): 2011–2031. DOI : 10,1098 / rstl.1670.0031 .
- ^ Бойл, Роберт (1669). Продолжение новых физико-механических экспериментов, прикосновение к пружине и весу воздуха и их последствиям: далее краткое описание атмосферы непротиворечивых тел. I. часть . Генри Холл.
- ^ Аберкромби, Стэнли (2018-10-09). Философия дизайна интерьера (1-е изд.). Рутледж. п. 142. DOI : 10,4324 / 9780429502668 . ISBN 978-0-429-50266-8.
- ^ Whitenight, Джон (2013). Под стеклом: викторианская одержимость . Атглен, Пенсильвания: ISBN Schiffer Publishing Ltd. 978-0-7643-4407-7. OCLC 822019601 .
- ^ Landow, Джордж П. (14 декабря 2013). «Красавицы в колпаках: обзор книги Джона Уайтенита« Под стеклом: викторианская одержимость » » . Викторианская сеть . Проверено 26 июля 2020 .
