CometZtf_Hernandez_960

Kometa C/2022 E3 (ZTF)

Ako ste tokom prethodnih par meseci bili totalno izolovani od vesti ili toliko ne volite vesti iz astronomije da čim ih čujete menjate sajt/TV kanal/radio stanicu onda verovatno niste čuli ...
partial-solar-eclipse

Predavanje i posmatranje pomračenja Sunca iz Niša

Povodom predstojećeg delimičnog pomračenja Sunca, Astronomsko društvo “Alfa” i Departman za fiziku Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu organizuju naučno-popularno predavanje i javno posmatranje pomračenja.U ponedeljak, 24. oktobra biće održano predavanje“Ne paničite – to je samo ...
solar-eclipse

Delimično pomračenje Sunca (25. oktobar 2022)

Još tačno deset dana deli nas do predstojećeg delimičnog pomračenja Sunca koje će biti vidljivo iz Srbije. Pomračenje Sunca za mnoge je verovatno najznačajnija i najazanimljivija pojava koju možemo da ...
DSC_2117

“Otvorena vrata” opservatorije na krovu PMF-a u Nišu (2022/23. godina)

Posle duže pauze AD Alfa i Laboratorija za astrofiziku, astronomiju i astrobiologiju Departmana za fiziku PMF-a u Nišu otvaraju svoja vrata za sve zainteresovane ljubitelje astronomije I organizuju teleskopska posmatranja.Tokom narednih nedelja, dok vremenski i ...
bpu11-v01

U Beogradu počinje 11. Međunarodna konferencija BPU

Pod pokroviteljstvom Balkanske unije fizičara (Balkan Physical Union - BPU), u organizaciji Srpske akademije nauka i umetnosti (SANU), Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu (PMF Niš), Fizičkog fakulteta Univerziteta u Beogradu, uz ...
Perseid-meteor-shower-today-main-220809-c3f975

Meteorska kiša - Perseidi 2022

Svake vedre noći, ako odete negde daleko od svetla grada i ako ste dovoljno strpljivi možete da vidite nekoliko meteora svakog sata. Međutim, svake godine oko 10. avgusta "zvezde padalice" ...
kosmicke-litice

Džejms Veb Teleskop - prve fotografije

Odavno je "Svet nauke" otišao u zimski... letnji... višegodišnji san i teško ga je probuditi ali neki događaji u nauci su toliko značajni da mogu da predstavljaju prekretnicu u budućem ...
posterM3-nis

Maj mesec matematike u Nišu

Da li informacija samo o proseku verno opisuje razne pojave? Jesu li dobra stara vremena zaista bila tako dobra? Šta je zajedničko dizajnu Renoove karoserije i fontova? Može li nam ...
cmsMasterclass

CERN Masterclass 2022

U ponedeljak 4. apila 2022. godine pod pokroviteljstvom CERN-a i grupe IPPOG (International Particle Physics Outreach Group) održaće se 18. međunarodni program “MasterClasses – Hands on Particle Physics” (MC2022).U ovom obrazovno-istraživačkom programu ...
cms-posetajpg

Virtuelna poseta CMS eksperimenta u CERN-u

U četvrtak, 17. marta sa početkom od 19:00 h, biće organizovan simpozijum sa pratećim predavanjima i virtuelnom posetom CMS eksperimentu u CERN-u.CERN i naučne institucije iz Republike Srbije redovno organizuju obrazovne programe za učenike i ...
odeljenje-cover

Pripremna nastava za upis u Odeljenje za fiziku (šk. 2022/23)

Ove godine u Odeljenje za učenike sa posebnim sposobnostima za fiziku Gimnazije “Svetozar Marković” u Nišu stiže 20. generacija učenika. Nastavnici i saradnici Departmana za fiziku PMF-a, u saradnji sa ...
800px-Benjamin_Franklin_1767

Bendžamin Frenklin (1706 - 1790)

Na današnji dan, 17. januara, 1706. godine, u Bostonu (Masačusets, SAD), rođen je Benžamin Frenklin (Benjamin Franklin), američki naučnik i političar, borac za ljudska prava, učesnik u Američkom ratu za ...
svetnauke 2021

Srećna nova 2022. godina

Dragi prijatelji i prijateljice, kolegenice i kolege, saradnici i saradnice, slučajne prolaznice i prolaznici,dok polako odbrojavamo poslednje "metre" još jednog kruga oko Sunca i bližimo se kraju još jedne godine ...
1280px-ALH84001_structures

Meteorit sa Marsa ALH84001

Najpoznatiji meteorit sa Marsa otkriven je 27. decembra 1984. godine na Antarktiku.Ovaj meteorit nosi oznaku ALH84001 i otkriven je u oblasti Allan Hills, grupi brda na Antarktiku. Pronašao ga tim ...
NSF-blackhole-Ghez-NRFuller-768x551-1

Kako smo videli nevidljivo?

Povodom obeležavanja 50 godina studija fizike, hemije i matematike na Univerzitetu u Nišu i dana fakulteta, Prirodno-matematički fakultetu Nišu tokom septembra i oktobra organizuje seriju naučno-popularnih predavanja. Zbog epidemiološke situacija ...
nauke

50 godina fizike, hemije i matematike na PMF-u u Nišu

Povodom obeležavanja Dana Prirodno-matematičkog fakulteta u Nišu i 50 godina postojanja i uspešnog rada Departmana za hemiju, Departmana za fiziku i Departmana za matematiku PMF organizuje seriju naučno-popularnih predavanja. Predavanja ...
Slika dana: Galileo Galilej i teleskop [25.08.2014]

Prvi teleskop

Galileo Galilej i prvi teleskop (izvor: Physics Today)Na današnji dan 1609. godine Galileo Galilej predstavio je "prvi teleskop" Leonardu Donatu, vladaru Venecije, i njegovim savetnicima. Galileo Galilej napravio je ovaj ...
apolo11-pre-poletanja

52 godine od Malog koraka za čoveka - Apolo 11

Na današnji dan, pre tačno 52 godine, 20. jula 1969. godine čovek je prvi sleteo na površinu drugog nebeskog tela.Oko šest sati pre “malog koraka za čoveka, ali velikog za čovečanstvo” dvočlana posada ...
Perseids_Meteor_Shower_2012

Predavanje “O meteoroidima, meteoritima i meteorima uz malo fizike i matematike”

Specijalan gost ovogodišnjeg programa Maj mesec matematike u Nišu biće prof. dr Dragan Gajić. U četvrtak 20. maja 2021. godine od 19:45 h, prof dr Dragan Gajić će održati online predavanjeO meteoroidima, meteoritima i meteorima uz malo ...
earth-living-conditions

Dan planete Zemlje - 22. april

Današnji dan se od 1970. godine u celom svetu obeležava kao međunarodni dan naše planete Zemlje. Kada je pre 48 godina američki senator Gajrold Nelson inicirao ideju da ovaj dan ...
yuri_gagarin_01

Juri Gagarin - 60 godina od prvog leta u svemir

Pre tačno 60 godina, 12. aprila 1961. godine oko 9 sati po Moskovskom vremenu, raketa Vostok 1 poletela je ka svemiru. U raketi je sedeo Juri Gagarin koji je nekoliko minuta kasnije postao prvi čovek u ...
Slide9

Predavanje Saturn - gospodar prstenova

Predavanje „Najvišu planetu vidim trostruko ili Saturn - gospodar prstenova" biće održano u četvrtak 4. marta od 19:00 h. Predavač će biti prof. dr Dragan Gajić.Predavanje možete pratiti na sajtu i YouTube kanalu AD Alfa, kao i na ...
Slide8

Predavanje “Da Jupitera nije bilo, ni nas ne bi bilo!”

Predavanje „Da Jupitera nije bilo, ni nas ne bi bilo!“ biće održano u četvrtak 18. februara od 19:00 h. Predavač će biti prof. dr Dragan Gajić.Predavanje možete pratiti na sajtu i YouTube kanalu AD ...
Slide7

Predavanje: “Mars – Mirna planeta boga rata”

Predavanje „Mars – Mirna planeta boga rata“ biće održano u četvrtak 11. februara od 19:00 h. Predavač će biti prof. dr Dragan Gajić.Predavanje možete pratiti na sajtu i YouTube kanalu Astronomskog društva “Alfa” iz Niša, kao ...
predavanje-02

Predavanje “Sunce – zvezda Sunčevog sistema”

U četvrtak 24. decembra od 19 h biće održano online predavanjeSunce – zvezda Sunčevog sistemapredavač će biti dr Milan Milošević. Predavanje možete pratiti na sajtu AD Alfa i na našem YouTube kanalu, kao i na ...

Danas je “dan zaljubljenih” ali kako da “izmerite” ljubav?

"Merač ljubavi"

“Merač ljubavi”

Česti su pokušaji “merenja” jačine ljubavi. Dovoljno je da otvorite bilo koje novine ili malo “prelistate” Google i naićićete na veliki broj različitih tekstova, testova, objašnjenja, programa koji tvrde da mogu da mere jačinu ljubavi. Mislim da će se većina vas koji posećujete “Svet nauke” složiti da u svemu tome nema mnogo smisla i realnosti, da ljubav nije kavantitativna veličina koju možemo tako lako meriti i računati, ali postoji jedan “instrument” za merenje ljubavi koji može da bude vrlo zanimljiv i nama fizičarima.

U prodavicama može da se nađe “uređaj” koji se sastoji od dve spojena staklena suda koje se nalaze jedan iznad drugog i međusobno su povezani tankom cevčicom (vidi sliku),  a u donjem delu ovog suda nalazi se tečnost. Kad ova igračka stoji sva tečnost se nalazi samo na dnu posude. Ali, kad je uzmete u ruku tečnost polako počinje da se penje kroz vertikalnu cevčicu ka gore i ispunjava gornji sud. Ako je ljubav dovoljno jaka sva tečnost će “proključati” i velikom brzinom preći iz donjeg u gornji su, prkoseći gravitaciji.

"Merač ljubavi" ili "Hand boiler", kako se ova igračka drugačije naziva

“Merač ljubavi” ili “Hand boiler”, kako se ova igračka drugačije naziva

Definitivno zanimljiva igračka i na prvi pogled deluje magično. Naravno, dok drugi uživaju u magiji ovakvih igračaka mi fizičari moramo da “komplikujemo” i kompolikujemo život i tražimo fizički smisao u svemu. Iako deluje jednostavno ovaj “merač ljubavi” je vrlo zanimljiv eksperiment koji demonstrira neke neočekivane efekte iz fizike. Lep “domaći zadatak” za nas fizičare da to objasnimo 🙂

Ne znam kad su se prvi put ovakve igračke pojavile ali postoje dosta dugo. Verovatno prvo objašnjenje načina rada “merača ljubavi” u smislu učenja fizike dao je nemački fizičar Ričard Kluge u svom radu iz 1973. godine [1]. Danas se ova igračka može naći širom sveta, pod različitim imenom (the love metter, handboiler itd) i u različitih oblika.

Princip rada ove igračke je relativno jednostavan. Kad ne dodirujemo stakleni sud temperatura u celom sudu je jednaka sobnoj temperaturi pa se tečnost u sudu nalazi u ravnoteži, tj. na dnu. Onog trenutka kad dodireno staklo nastaje razlika u temperaturi između gorenjg i donjeg dela suda i ta razlika sistem izbacuje iz ravnoteže i tečnost počinje da se penje, kroz cevčicu koja skoro da dodiruje dno suda i ide ka gornjem delu. Dok god postoji razlika u temperaturi (i ima tečnosti) ona će se kretati ka gore, suprotno gravitaciji. Ako je razlika u temperaturi veća tečnost će ići brže ili će čak početi da ključa.

Pokušaj objašnjenja ovog efekta preko promene zapremine gasa i tečnosti u sudu usled promene temperature osuđen je na neuspeh jer efekti ovakvog toplotnog širenja nisu dovoljni. Da bi ovakvo ponašanje tečnosti bilo moguće neophodno je unutar suda ostvariti odgovarajuće fizičke uslove. U ovom staklenom sudu nema vazduha, pa funkcionisanje igračke zavisi jedino od osobina tečnosti koja se unutra nalazi. Da bi igračka radila neophodno je izabrati tečnost koja ima osobinu da se njen napon pare brzo menja sa temperaturom.

Napon pare označava pritisak pare koja se nalazi iznad neke tečnosti i nastao je isparavanjem te tečnosti. Unutar svake tečnosti molekuli se neprekidno sudaraju. Nekad se dogodi da neki molekul iz unutrašnjosti snažno pogodi molekul koji se nalazi blizu površine i preda mu dovoljno energije da ovaj napusti tečnost i izleti u okolni prostor. Ovi izbačeni molekuli iznad tečnosti formiraju gasoviti sloj – paru, a opisani proces zapravo je ono što poznajemo kao isparavanje tečnosti. Kao i svaki drugi gas tako i ovaj nastao isparavanjem ima neki pritisak i taj pritisak naziva se napon pare.

Dotok tečnosti iz donjeg suda

Dotok tečnosti iz donjeg suda

Na sličan način na koji molekuli iz tečnosti prelaze u paru tako i neki molekuli pare, usled termalnog kretanja, udaraju u površinu tečnosti. Ako su međumolekulske sile dovoljno snažne one zadržavaju molekul i vraćaju ga u tečnost. Ovaj proces naziva se kondenzacija. Ova dva procesa (isparavanje i kondenzacija) odigravaju se istovremeno i ako je sistem izolovan posle nekog vremena uspostaviće se ravnoteža, tj. isti broj molekula prelaziće iz pare u tečnost kao što prelazi iz tečnosti u paru. Pritisak na kom nastane ravnoteža naziva se pritisak zasićene pare.

Vratimo se sada na pomenutu igračku. Kad ne dodirujemo staklo temperatura je konstantna tečnost se nalazi u ravnoteži sa parom. Onog trenutka kad dodirnemo staklo, temperatura raste i sve veći broj molekula napušta tečnost i prelazi u paru. Ovo povećano isparavanje tečnosti dovodi do toga da pritisak pare raste. Kako nema gde da se širi para pritiska tečnost i potiskuje je kroz cev ka gore, u gornji sud. U gornjem sudu temperatura je niža, jednaka onoj koja je u celom sudu vladala u stanju ravnoteže, pa je pritisak pare u ravnoteži sa tečnošću koja pristiže. Zbog ove ravnoteže, i nižeg pritiska, tečnost može neometan do ispunjava gornji sud. Tečnost koja dolazi ispunjava sud (ograničene zapremine) ali napon pare ne zaustavlja dotok tečnosti već, da bi sistem ostao u ravnoteži, dolazi do kondenzacije pare. Proticanje tečnosti iz gornjeg u donji sud odvija se dok god je razlika u temperaturi dovoljno velika.

Ako bi se u sudu nalazio vazduh usled zagrevanja njegova zapremina bi porasla i to bi takođe potisnulo tečnost na gore. Ali, tečnost koja bi prešla u gornji sud bi dovela sabijala vazduh koji se tamo nalazi i pritisak tog gasa bi brzo zaustavio penjanje tečnosti. Iz ovog razloga nephodno je iz suda izvući vazduh, tj. ostaviti samo tečnost (i njenu paru).

Za zanimljiv efekat koji stvara ova igračka potrebno je izabrati tečnost sa odgovarajućim karakteristikama. Ovo je moguće uraditi upoređivanjem promene visine tečnosti u zavisnosti od promene temperature.

Napon pare za mnoge tečnosti može da se izračuna po formuli:

\log p = -\frac{A}{T} + B, tj. p=10^{\frac{A}{T}+B}

gde je p – napon pare (u paskalima), T – temperatura (u kelvinima), A i B – karakteristične konstante za tečnost.

Takođe je poznato da promena visine u sudu može da se izračuna na osnovu formule:

\Delta h = \Delta p \rho g

gde je \rho – gustina tečnosti, g – gravitaciona konstanta.

U sledećoj tabeli [2] date su karakteristike nekih tečnosti za dve različite temperature (T = 20 C i T = 30 C).

napon-pare

Na osnovu podataka u tabeli očigledna je značajna promena visine u zavisnosti od temperature. Najizraženiji efekti su kod dietil etra i metil hlorida, ali ova dva jedinjenja nisu odgovarajuća za pravljenje igrače (prvi je eksplozivan i spada u grupu narkotika, drugi je ranije korišećn ali smatra se štetnim). Najbolji izbor je metanol (promena visine za 9,2 cm za svaki stepen promene temperature) i danas se on koristi za pravljenje ovakvih igrački. Karakteristike etanola, a naročito vode, su dosta lošije.

Sada kad znate kako ova igračka funkcioniše, možete da je poklonite nekom fizičaru. Dopašće mu se sigurno 😉

Reference:

[1] Kluge, R.: Spielzeuge als Zugang zur Physik, Verlag M. Diesterweg, Frankfurt am Main (1973)
[2] Christian Ucke and Hans-Joachim Schlichting: The Love Meter, Physik in unserer Zeit 26 (1995), 192-193

(Objavljeno: 1. mart 2014)

Leave a Reply

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.

%d bloggers like this: