Cụm từ “động cơ hơi nước” thường gợi nhớ đến động cơ hơi nước của đầu máy hơi nước Stanley Steamer hoặc ô tô, nhưng những cỗ máy này còn có nhiều công dụng hơn là chỉ vận chuyển. Động cơ hơi nước, được phát minh lần đầu tiên ở dạng cơ bản nhất cách đây khoảng hai thiên niên kỷ, đã trở thành nguồn năng lượng chính trong ba thế kỷ qua, với các tuabin hơi nước hiện đang sản xuất 80% năng lượng điện trở lên của thế giới. Để hiểu thêm về các lực vật lý khi làm việc trong động cơ hơi nước, hãy tự chế tạo động cơ hơi nước bằng các vật liệu bạn có ở nhà bằng một trong các phương pháp trong bài viết này! Xem Bước 1 bên dưới để bắt đầu.
Bươc chân
Phương pháp 1/2: Tạo động cơ hơi nước từ lon nước ngọt (dành cho trẻ em)
Bước 1. Cắt lon nhôm khoảng 6,35 cm
Sử dụng kéo cắt chì hoặc kéo lớn để cắt ngang gọn gàng khoảng 1/3 lon từ đáy.
Bước 2. Gấp và ấn chu vi của mảnh bằng kìm
Gấp chu vi của miếng thiếc đã cắt vào bên trong một chút để các cạnh không sắc. Hãy cẩn thận để không làm tổn thương bản thân khi làm việc này.
Bước 3. Đẩy đáy lon từ bên trong để làm phẳng nó
Hầu hết các lon nước ngọt có đế hình tròn uốn cong vào bên trong của lon. Đẩy độ cong của đáy lon ra bằng cách dùng ngón tay làm phẳng hoặc dùng thủy tinh hoặc lọ nhỏ để làm phẳng đáy lon.
Bước 4. Tạo hai lỗ ngược chiều nhau trên lon, cách đỉnh 1,3 cm
Bạn có thể sử dụng máy đục lỗ để làm điều này hoặc bạn có thể đục lỗ bằng đinh và búa. Bạn cần đường kính lỗ lớn hơn 3,2 mm.
Bước 5. Đặt cây nến trà vào giữa lon
Bóp giấy bạc và đặt dưới và xung quanh ngọn nến để giữ sáp cố định. Nến châm trà có hộp đựng bằng thiếc nhỏ để sáp không bị chảy và tràn ra lon nhôm.
Bước 6. Cuộn chính giữa ống đồng dài 15, 3-20, 3 cm bằng bút chì từ hai đến ba lần để tạo thành cuộn dây
Vòi 1/8 inch sẽ dễ dàng cuộn quanh bút chì. Bạn sẽ cần cung cấp đủ ống cuộn để trượt qua hai lỗ trên đầu lon, cộng với khoảng 5 inch (5,1 cm) ống thẳng ở mỗi bên.
Bước 7. Chèn cả hai đầu của ống mềm qua các lỗ trên lon
Sắp xếp sao cho cuộn dây nằm trên bấc nến. Đảm bảo rằng chiều dài của ống thẳng đi ra ở mỗi bên của lon là như nhau.
Bước 8. Dùng kìm uốn cong cả hai đầu của vòi để tạo thành một góc 90 độ
Uốn phần thẳng của ống để nó đi ngược chiều nhau ở mỗi bên của lon. Sau đó, uốn cong lại sao cho chúng chạm vào đáy lon. Nếu vậy, phần xoắn của ống mềm phải ở giữa ngọn nến và ống ở cả hai mặt của lon hướng xuống dưới.
Bước 9. Đặt lon vào một chậu nước với hai đầu của vòi ngập trong nước
"Con tàu" của bạn nên nổi một cách thoải mái. Nếu phần cuối của vòi không chạm vào nước, hãy thêm một ít trọng lượng để cái lon thấp hơn dưới nước, nhưng hãy cẩn thận để không làm nó bị chìm.
Bước 10. Đổ đầy nước vào ống
Cách đơn giản nhất là bạn có thể đặt một đầu vòi vào nước và hút đầu còn lại để nước chảy qua vòi. Một cách khác là dùng ngón tay giữ một lỗ vòi và đưa nước từ vòi vào đầu hở.
Bước 11. Thắp nến
Theo thời gian, nước trong vòi sẽ nóng lên và bắt đầu sôi. Khi nước trở thành hơi nước, hai đầu hở của vòi sẽ giống như một “động cơ phản lực”, làm cho cái lon xoay tròn trong chậu.
Phương pháp 2 trên 2: Làm động cơ hơi nước từ thùng sơn (dành cho người lớn)
Bước 1. Tạo một lỗ hình chữ nhật gần đáy của hộp sơn gallon
Đánh dấu hình chữ nhật 1 x 5 cm theo chiều ngang trên thành hộp gần đáy.
Xin lưu ý rằng đối với những thùng sơn này (và bất kỳ loại thùng nào đã qua sử dụng), bạn phải đảm bảo rằng chỉ những thùng sơn đã từng dính sơn latex và phải được rửa kỹ bằng xà phòng và nước trước khi sử dụng
Bước 2. Cắt lưới nhôm 12 x 24 cm
Gập 6 cm lưới ở cả hai bên đoạn 24 cm để tạo thành góc 90.o. Điều này sẽ tạo ra một "nền tảng" hình vuông 12 x 12 cm với "chân" 6 cm. Đặt tấm lưới này vào hộp sơn, định vị "chân" hướng xuống, song song với các cạnh của lỗ bạn đã tạo.
Bước 3. Làm lỗ thông gió trên hình bán nguyệt của nắp lon
Sau đó, bạn sẽ đốt than trong lon này để cung cấp năng lượng cho động cơ hơi nước của mình. Nếu than không có nguồn cung cấp oxy ổn định, nó sẽ không cháy đúng cách. Tạo lỗ thông gió bằng cách đục lỗ xung quanh nắp lon bằng các lỗ hình bán nguyệt.
Các lỗ thông gió này nên có đường kính khoảng 1 cm
Bước 4. Làm một cuộn dây ống đồng Lấy một ống đồng mềm có đường kính 0,6 cm, dài 6 mét và đo cách điểm cuối là 30 cm
Từ điểm này, cuộn ống thành năm cuộn dây có đường kính 12 cm, cuộn còn lại thành 15 cuộn có đường kính 8 cm. Bạn sẽ còn lại khoảng 20 cm.
Bước 5. Chèn cả hai đầu ống qua các lỗ thông gió trên nắp lon
Uốn cong hai đầu của vòi sao cho cả hai đều hướng lên trên và cắm mỗi đầu của vòi vào lỗ thông gió trên nắp lon cho đến khi đầu ống bật ra. Nếu ống không đủ dài, bạn có thể phải tháo một trong các cuộn dây.
Bước 6. Cho nem và than vào lon
Đặt cuộn trên tấm lưới. Lấp đầy khoảng trống xung quanh và bên trong chu vi của cuộn bằng than củi. Đóng chặt nắp lon.
Bước 7. Khoan một lỗ ống trong hộp sơn nhỏ hơn
Ở chính giữa nắp của chiếc lon 1/4 gallon, bạn hãy khoan một lỗ có đường kính 1 cm. Trên các mặt của lon, hãy khoan thêm hai lỗ có đường kính 1 cm - một lỗ ở gần đáy và một ở trên cùng gần nắp.
Bước 8. Lắp ống nhựa nút chai vào thành bên của lon nhỏ
Dùng phần cuối của ống đồng tạo một lỗ ở giữa hai nút chai. Chèn một ống nhựa cứng, dài 25 cm vào một trong các nút chai và 10 cm vào ống kia sao cho vừa khít và kéo dài một chút từ đầu kia của nút chai. Chèn nút chai có ống dài hơn vào lỗ dưới cùng của lon nhỏ và nút nút có ống ngắn hơn vào lỗ trên cùng. Siết chặt ống trên cả hai nút bằng kẹp ống.
Bước 9. Nối ống đồng đóng hộp lớn với ống nhựa đóng hộp nhỏ
Đặt lon nhỏ lên trên lon lớn với ống nút chai theo hướng ngược lại của lỗ thông gió trên nửa nắp lon lớn. Dùng băng dính nhôm để gắn đầu dưới cùng của ống nhựa vào ống đồng kéo dài từ lỗ thông hơi của hộp thiếc lớn. Sau đó, cố định ống nhựa nút chai ở đầu lon nhỏ vào ống đồng kéo dài từ lon lớn theo cách tương tự.
Bước 10. Đưa ống đồng vào hộp nối
Dùng búa và tuốc nơ vít để đục các lỗ ở tâm của hộp nối điện kim loại. Lấy kẹp dây nguồn có trong hộp nối. Luồn 15 cm ống đồng có đường kính 1,3 cm qua kẹp cáp đã lấy, siết chặt kẹp cáp đã được bắt vào ống đồng bên ngoài hộp nối sao cho ống kẹt cao hơn hộp nối vài cm. Dùng búa đập vào lỗ ở cuối ống hướng xuống để thu hẹp lỗ. Đưa đầu ống có khoang hẹp qua nắp lon nhỏ.
Bước 11. Cắm xiên thịt nướng vào thanh chốt bằng gỗ
Lấy một xiên thịt nướng tiêu chuẩn và cắm nó vào một thanh gỗ rỗng dài 1,5 cm và đường kính 0,95 cm. Đặt que xiên và xiên thịt nướng vào ống đồng trong hộp nối sao cho xiên thịt nướng hướng lên trên.
Que thịt nướng và que xiên sẽ trở thành “pít-tông” khi động cơ đang hoạt động. Để dễ nhìn thấy chuyển động của pít-tông, bạn có thể cần dán một “lá cờ” bằng giấy lên xiên thịt nướng
Bước 12. Chuẩn bị cho máy hoạt động
Đầu tiên tháo hộp nối pít-tông ra khỏi đầu lon nhỏ và đổ đầy nước vào lon nhỏ, cho nước chảy về phía các cuộn dây đồng cho đến khi nước ngập 2/3 lon nhỏ. Kiểm tra tất cả các đầu nối xem có bị rò rỉ không và đảm bảo rằng tất cả các kết nối đều chặt chẽ. Dùng búa cố định nắp của hai lon. Đưa hộp nối trở lại điểm trên túi thiếc nhỏ.
Bước 13. Chạy động cơ
Hãy vò các cuộn báo cũ và đặt chúng vào khoảng trống có lưới nhôm ở dưới cùng của máy. Khi than cháy, để than bánh cháy trong khoảng 20 - 30 phút. Chỉ cần đun nóng nước trong giò, hơi nước sẽ thoát ra bên trên lon. Khi hơi nước này đạt đủ áp suất sẽ đẩy chốt và xiên thịt nướng lên. Sau khi áp suất được giải phóng, piston sẽ trở lại đáy do trọng lực. Giảm chiều dài của xiên thịt nướng càng nhiều càng tốt để giảm trọng lượng của pít-tông - càng nhẹ thì pít-tông càng “đi lên”. Hãy thử giảm chiều dài của xiên thịt nướng đến mức pít-tông "di chuyển" với tốc độ ổn định.
Bạn có thể tăng tốc quá trình đốt bằng cách sử dụng máy sấy tóc mà bạn hướng qua lỗ thông hơi
Bước 14. Hãy cẩn thận
Không cần phải nói rằng động cơ hơi nước tự sản xuất đòi hỏi phải vận hành và vận hành cẩn thận. Không bao giờ chạy động cơ hơi nước trong nhà. Không đặt nó gần các vật liệu dễ bắt lửa như lá khô hoặc lá treo lủng lẳng. Chỉ hoạt động trên các bề mặt cứng, khó cháy như bê tông. Nếu bạn làm việc với trẻ em, hãy đảm bảo rằng người lớn luôn theo dõi chúng. Không để trẻ em hoặc thanh thiếu niên đến gần động cơ khi than đang cháy. Nếu bạn không chắc mức độ nóng của động cơ, chỉ cần cho rằng nó quá nóng để chạm vào.
Ngoài ra, hãy đảm bảo rằng hơi nước có thể thoát ra ngoài qua “nồi hơi” trên cùng. Nếu piston bị kẹt vì một lý do nào đó, áp suất có thể tích tụ trong lon nhỏ. Tệ nhất, động cơ hơi nước có thể phát nổ và có thể trở thành hết sức nguy hiểm.
Lời khuyên
Đặt động cơ hơi nước lon nước ngọt vào một bình nhựa, cả hai vòi hướng ra sau và vào nước để làm đồ chơi chạy bằng hơi nước. Bạn có thể tạo hình chiếc thuyền đơn giản từ chai nước ngọt bằng nhựa hoặc chai xà phòng giặt cho một dự án “thân thiện với môi trường”
Cảnh báo
- Bạn phải bảo dưỡng máy khi không sử dụng, không chĩa đầu vòi vào bất kỳ ai vì hơi nước nóng hoặc nước có thể gây cảm giác nóng.
- Không cắm ống đồng theo bất kỳ cách nào khác ngoài việc nhúng các đầu ống vào nước. Mặc dù hiếm gặp, nhưng áp suất quá cao có thể khiến vòi bị vỡ và gây thương tích.
- Đảm bảo sử dụng kẹp, kìm hoặc găng tay lò để giữ máy khi máy đang hoạt động.
- Đừng cố chế tạo một động cơ hơi nước phức tạp hơn với lò hơi trừ khi bạn hiểu cách thức hoạt động của nó. Một vụ nổ lò hơi dù nhỏ đến đâu cũng có thể gây thương tích.
