Как работают простые поилки для птиц?

Я сделал простую поилку для птиц из двух ПЭТ-бутылок объемом 1,25 л. Назовем эти две бутылки резервуаром и подносом .

Самозаполняющаяся поилка для птиц

Настраивать

Поднос представляет собой бутылку с обрезанным верхом, чтобы оставить только нижнюю треть . Расположение горизонтального среза на самом деле имеет значение только для стабилизации резервуара , который будет перевернут и помещен в лоток. В лотке прорезано окно , чтобы птица могла наклонить голову и попить.

Резервуар представляет собой целую бутылку (сжатую на изображении для форматирования) со снятой крышкой и небольшим отверстием, просверленным в нескольких сантиметрах вверх (в перевернутом виде) от горлышка . Расположение этого отверстия важно, так как это петля отрицательной обратной связи для контроля уровня воды в лотке.

Операция

Заполните резервуар водой. Переверните его и положите на противень. Вода будет стекать из резервуара через горловину до тех пор, пока лоток не наполнится водой и не более того. По мере того, как вода набирается из лотка, все больше воды стекает в резервуар, чтобы заполнить его. Как только лоток наполнится, вода перестанет стекать и останется в резервуаре.

Смотрите видео об этом здесь:

https://www.youtube.com/watch?v=Qn-1wEuHG7g&t=21

Объяснение

Я думал, что это будет работать так: вентиляционное отверстие позволяет воздуху просачиваться в резервуар, который поддерживает давление воздуха таким же, как снаружи. Вода вытекает через горловину, так как давление воздуха снаружи и внутри резервуара совпадает. Когда уровень воды достигает отверстия для воздуха, отверстие закрывается, и «вакуум» в верхней части резервуара увеличивается до тех пор, пока давление воздуха, оказывающее давление на воду, находящуюся в поддоне, не предотвратит утечку воды.

Однако это не то, что происходит. Вода перестает подниматься до того, как достигнет отверстия для воздуха. Вы можете увидеть это на видео — я отметил синюю рамку, где находится отверстие для воздуха.

Так вот вопрос - как это на самом деле работает?

Я думаю, что это связано с давлением воздуха, но также, возможно, с поверхностным натяжением. Если бы просверленное отверстие для воздуха было слишком большим, интуитивно вода просто вылилась бы, несмотря ни на что. Но почему, если давление воздуха в резервуаре ниже, чем снаружи, воздух не продолжает проталкиваться через отверстие для воздуха, пока оно не закроется?

Я постараюсь ответить позже, а пока вы хотите решить правило Паскаля. п "=" п о + р г час . В подключенной системе, такой как ваша, вода на одном уровне должна иметь одинаковое давление. Как только это состояние будет достигнуто, вы увидите, что ваша система стабилизируется.
??? Насколько я могу судить по видео, вода продолжает подниматься в лотке до тех пор, пока не будет закрыто отверстие для воздуха, и не останавливается до этого. (Я не вижу вашей синей коробки, но думаю, что могу разглядеть вентиляционное отверстие с правой стороны.) Так что ваше первоначальное объяснение в значительной степени верно.
Я забыл упомянуть, что мне пришлось сверлить отверстие дважды. Первое отверстие было слишком низким, и вода не доходила до окна лотка. Отверстие справа является нижним, есть более высокое отверстие ближе к центру окна лотка, и вы можете видеть пузырьки, исходящие из этой точки. Я полагаю, что первое нижнее отверстие не является частью проблемы, его можно приблизительно определить как такое же, как отверстие для шеи.
Теперь я вижу - давление за более высоким отверстием будет чуть ниже 1 атм, когда поток прекратится, но недостаточно ниже, чтобы всосать больше воздуха. Я думаю, это из-за поверхностного натяжения, как вы говорите. Попробуйте увеличить отверстие, чтобы увидеть, есть ли размер, при котором поверхностное натяжение не может его преодолеть, или добавьте мыло, чтобы уменьшить поверхностное натяжение, чтобы увидеть, изменится ли эффект.
Теперь у меня есть лучшие кадры. youtu.be/gVNmyBTaJ9s Кое-что, чего я не осознавал, пока не рассмотрел это, заключается в том, что в равновесии массы воды в резервуаре и поддоне соединяются через струйку воздушного отверстия.

Ответы (2)

Поверхностное натяжение вероятно: оно означает, что на уровне отверстия давление в воде будет меньше 1 атм. Таким образом, изолинии давления будут выглядеть следующим образом:введите описание изображения здесь

Количественно кривизна с будет в порядке 1 / ( 1 мм ) потому что на вашем видео отверстие выглядит размером около 1 мм, что с чистой водой привело бы к перепаду давления порядка 70 Па на границе раздела. Тогда плоская поверхность раздела с атмосферным давлением должна быть с γ / ( р г ) ниже отверстия, которое составляет около 7 мм с чистой водой. Поскольку у вас, вероятно, есть некоторые примеси, на практике их будет меньше. Как предлагает @pwf, вы можете использовать поверхностно-активные вещества (мыло), чтобы уменьшить его (но это не будет хорошо для птиц!)

спасибо за это, очень интересно! Моя поилка для птиц сейчас в производстве, и я не могу проводить с ней дальнейшие испытания, но пробую еще немного безалкогольного напитка. Я планирую поставить отверстие для воздуха на разной высоте, увеличивать размер до тех пор, пока эффект не прекратится (порвется поверхностное натяжение и оно протекает) и буду пробовать поверхностно-активные вещества. Любые другие переменные, с которыми я должен поиграть, прежде чем отчитываться?
Если вам удастся точно контролировать размер отверстия, то вы можете попытаться провести количественную проверку — и вы сконструируете оригинальный прибор для измерения поверхностного натяжения. Вы также можете использовать дистиллированную воду, чтобы использовать известное значение поверхностного натяжения воды, но, возможно, вам следует сначала проверить, как очистить ваш прибор, чтобы он не загрязнялся, и даже тогда у вас может быть пыль или загрязнитель воздуха. загрязнения в ходе эксперимента. (Температура тоже важна)
Мои навыки Dremel не позволяли мне очень точно контролировать размер отверстия, а вода текла просто из-под крана, но я лучше запечатлел эффект в действии youtu.be/gVNmyBTaJ9s
Классное видео. Разница в динамике может быть связана с энергетикой дробления пузырей: при фиксированных прочих условиях у вас будет примерно одинаковый размер пузырей. Но разрыв будет происходить либо близко к отверстию для мелких пузырей, либо вдали от него для крупных. В первом случае наблюдается более вязкая диссипация из-за трения о бутылку, что является одной из возможных причин замедления, когда сила давления ниже (близка к равновесию).

Никакого поверхностного натяжения, просто выравнивание давлений. Давление снаружи лотка, давит на поверхность воды в отверстие для воздуха, равно 1 атм + высота воды над верхним краем отверстия для воздуха g плотность воды, и это равно давлению внутри бутылки, толкая воду на выходное отверстие для воздуха, которое равно высоте воды * g * плотность воды + давление воздуха над поверхностью внутри бутылки, которое определенно меньше 1 атм на величину, равную давлению водяного столба над краем отверстия для воздуха снаружи .Чтобы было лучше видно, чем длиннее бутылка, тем выше столб воды над отверстием для воздуха.

Как работают простые поилки для птиц?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 3v