Comment fonctionne le jouet scientifique de l'oiseau à boire

L'oiseau à boire ou l'oiseau sippy est un jouet scientifique populaire qui présente un oiseau en verre qui plonge son bec à plusieurs reprises dans l'eau. Voici l'explication du fonctionnement de ce jouet scientifique.

Qu'est-ce qu'un oiseau potable?

Selon l'endroit où vous vivez, vous pouvez voir ce jouet appelé oiseau à boire, oiseau à siroter, oiseau à sippy, oiseau à dippy ou birdie insatiable. La première version de l'appareil semble avoir été produite en Chine vers 1910-1930. Toutes les versions du jouet sont basées sur un moteur thermique pour fonctionner. L'évaporation d'un liquide du bec de l'oiseau abaisse la température de la tête du jouet. Le changement de température crée une différence de pression à l'intérieur du corps de l'oiseau, ce qui lui fait effectuer un travail mécanique (tremper sa tête). Un oiseau qui plonge sa tête dans l'eau continuera de plonger ou de se balancer tant qu'il y aura de l'eau. En fait, l'oiseau fonctionne tant que son bec est humide, de sorte que le jouet continue de fonctionner pendant un certain temps, même s'il est retiré de l'eau.

L'oiseau potable est-il une machine à mouvement perpétuel?

Parfois, l'oiseau buveur est appelé une machine à mouvement perpétuel, mais le mouvement perpétuel n'existe pas, ce qui violerait les lois de la thermodynamique. L'oiseau ne fonctionne que tant que l'eau s'évapore de son bec, produisant un changement d'énergie dans le système.

À l'intérieur d'un oiseau qui boit?

L'oiseau se compose de deux ampoules en verre (tête et corps) reliées par un tube en verre (cou). Le tube se prolonge dans l'ampoule inférieure presque jusqu'à sa base, mais le tube ne s'étend pas dans l'ampoule supérieure. Le liquide dans l'oiseau est généralement du dichlorométhane coloré (chlorure de méthylène), bien que les anciennes versions de l'appareil puissent contenir du trichloromonofluorométhane (non utilisé chez les oiseaux modernes car il s'agit d'un CFC).

Lorsque l'oiseau potable est fabriqué, l'air à l'intérieur de l'ampoule est retiré afin que le corps se remplisse de vapeur fluide. L'ampoule "tête" a un bec recouvert de feutre ou d'un matériau similaire. Le feutre est important pour le fonctionnement de l'appareil. Des objets décoratifs tels que des yeux, des plumes ou un chapeau peuvent être ajoutés à l'oiseau. L'oiseau est réglé pour pivoter sur une traverse réglable fixée au tube du cou.

Valeur pédagogique

L'oiseau buveur est utilisé pour illustrer de nombreux principes en chimie et en physique:

• ébullition et condensation [le dichlorométhane a un point d'ébullition bas de 39,6 ° C (103,28 ° F)]
• loi combinée des gaz (relation proportionnelle entre la pression et la température d'un gaz à volume constant)
• loi du gaz idéal (la relation proportionnelle entre le nombre de particules d'un gaz et la pression dans un volume constant)
• couple
• le centre de masse
• action capillaire (évacuation de l'eau dans le feutre)
• température du bulbe humide (la différence de température entre les bulbes tête et corps dépend de l'humidité relative de l'air)
• la distribution Maxwell-Boltzmann
• chaleur de vaporisation / chaleur de condensation
• fonctionnement d'un moteur thermique

sécurité

L'oiseau à boire scellé est parfaitement sûr, mais le liquide à l'intérieur du jouet n'est pas non toxique. Les oiseaux plus âgés étaient remplis d'un liquide inflammable. Le dichlorométhane dans la version moderne n'est pas inflammable, mais si l'oiseau se casse, il vaut mieux éviter le liquide. Le contact avec le dichlorométhane peut provoquer une irritation cutanée. L'inhalation ou l'ingestion doit être évitée car le produit chimique est un mutagène, un tératogène et peut-être un cancérogène. La vapeur s'évapore et se disperse rapidement, donc la meilleure façon de faire face à un jouet cassé est de ventiler la zone et de permettre au fluide de se disperser.