atividade experimental para alunos do 2º ano física - Como montar uma geladeira que gela em 2 minutos

Como construir uma câmara de nuvens

Materiais | Construção | Montagem | Eventuais problemas | Créditos

Descrição Geral

Um esboço da nossa câmara de nuvens de baixa tecnologia é mostrado aqui. Clique na imagem para ver uma grande figura. A câmara é constituída por um frasco de plástico de cabeça para baixo (# plástico tipo 1) com uma tampa de metal. A tampa de metal torna-se o chão da câmara. O frasco é cortado horizontalmente. O adesivo é aplicado ao bordo de corte para fazer uma superfície plana sobre a qual a tampa pode ser posicionada para vedar a câmara. A tampa transparente pode ser uma placa de vidro ou de plástico transparente de um tipo que não seja degradado por álcool. Colorfast preto absorventes linhas de papel no chão e nas laterais do frasco, com um espaço aberto na lateral para a fonte de luz. Um corte pequeno resfriador isopor ao tamanho apropriado contém o gelo seco para o arrefecimento da base da câmara. A tampa de metal dos ninhos de câmara em um furo na tampa do sistema de arrefecimento, que se apoia, de cabeça para baixo, sobre a sua base.
Metanol ou etanol molha o papel mata-borrão. A diferença de temperatura é mantida por ter apenas a parte inferior da câmara em gelo seco, de modo a que o álcool evapora-se, no final, quente superior da câmara e condensa-se em moléculas de ar ionizado pela radiação na metade inferior da câmara de frio.
Materiais

FONTES	FONTES	Nosso custo
Frasco plástico w / lg. dia. tampa de metal	(Clausen grande Pickle jar)	---
Cobertura plana, vidro ou * PETG	* Laird Plásticos, Seattle	$ 2,00
Adesivo 'aquário' de silicone	Águia Hardware	$ 3,00
Papel absorvente colorfast Preto (Arcos de algodão 100%)	Arte Suprimentos Daniel & Smith	$ 4,00
Pequeno refrigerador de isopor	Safeway	$ 2,50
CO 2 sólido (gelo seco) (~ 2 libras., Por utilização)	QFC	$ 2,00
Metanol ou etanol, (~ 1 oz por utilização)	Todos Científico Mundial, Seattle	$ 1,00
Fonte de luz (200 - 300 W)	(Escola fornecido)	---
Termômetro (opcional)	(Escola fornecido)	---
Fontes radioativas (opcional)	Técnicas de espectro, Oakridge, Tennessee (escola fornecido)	---
Radiação monitor (opcional)	(Escola fornecido)	---

Notas de materiais: As fontes radioativas utilizadas em nosso trabalho de desenvolvimento foram:

	Isótopo	Símbolo	* Taxa de decaimento	Meia-vida
partícula alfa	O polônio-210 210	Po	0,1 curie	38 dias
elétron	O estrôncio-90	Sr	0,1 curie	28,6 anos
raio gama	Cobalto-60	Co	1,0 curie	5,27 anos

* Um curie é uma unidade de medida da radioactividade igual 37000000000 desintegrações por segundo. CUIDADO!
A exposição prolongada ao mesmo baixos níveis de radiação pode ser prejudicial. Minimizar a exposição à radiação pelo uso de fontes seguras e proteção adequada. Ver Saftey radiação para obter informações sobre a penetração de diferentes tipos de radiação e blindagem adequada.
Apenas alfa e beta emissores são usadas em nossas demonstrações para o público.

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Construção
A. Corte o frasco de plástico 7 a 10 cm a partir da tampa de metal. O plano do corte deve ser paralelo à superfície plana da tampa. Esta distância será a altura da câmara. Aplicar um adesivo de silicone para a borda de corte do frasco e colocar esta borda revestido em papel de cera sobre uma superfície plana para curar (secar). Quando o adesivo é curado, retire o papel-manteiga.
B. Corte um círculo de papel preto absorvente colorfast a linha interna da tampa de metal, e uma tira para a linha do lado do frasco. Deixar uma fenda estreita de cerca de 2,5 cm (1 polegada) do lado da fonte de luz. Nós realmente alinhada ao lado de nossa frasco com duas tiras. A primeira era igual em altura à altura da câmara, e o comprimento correspondente à circunferência da tampa, de menos espaço do que a luz. Nossa diâmetro jar no entanto era maior e rebaixada bruscamente para a tampa. Nós colocada uma segunda tira de largura inferior (elevado), mas mais para forrar o exterior do frasco acima do seu pescoço, pensando que isso pode aumentar o reservatório de álcool no topo da câmara, e assim melhorar os resultados de condensação.
C. Cortar o refrigerador de isopor para uma altura de cerca de 15 cm (6 in). A "dupla 6-pack" mais frio que foi usado aparadas na transição entre a porção mais pequena da câmara inferior e a maior área de secção superior.
Cortar um orifício circular no centro da tampa do sistema de arrefecimento para coincidir com o diâmetro da tampa de metal do seu frasco, de forma que a tampa irá ninho nesse buraco. A tampa de isopor devem se encaixar de cabeça para baixo na parte inferior recortada do refrigerador de isopor. A tampa e o aro do arrefecedor pode precisar de ter de 2,5 cm (1 polegada) de largura cortadas de lado para permitir que o feixe de luz a entrar com um ângulo baixo.
Blocos D. Cut isopor para colocar dentro do refrigerador para manter o gelo seco em posição sob a tampa do frasco, como mostrado aqui .

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Montagem
Se uma amostra conhecida radioactivos é usada, colocá-lo a um lado no chão da câmara entre os passos 3 e 4 acima. Posicionar a amostra de modo a que a direcção principal das emissões é horizontal ao longo do chão da câmara, e é perpendicular à direcção do feixe de luz.
Se você está tendo problemas para ver as faixas, confira as dicas de resolução de problemas abaixo.

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Problemas Dicas de fotografia
Se nenhum caminho são visíveis:
Radiação Saftey
A exposição prolongada à radiação ionizante pode ser prejudicial devido a suas propriedades ionizantes. O tecido vivo é geralmente danificado quando as moléculas do tecido são ionizadas pela radiação. Corpos têm mecanismos de reparo para muitos tipos de danos, mas não todos. Assim, com doses acumuladas, o risco de danos permanentes vivendo tecido aumenta.
Variações típicas de viagem e escudos para alfa (), beta () e gama () radiação são dados abaixo:

Tipo radiação	Gama em ar	Pode ser interrompida (Shield)
Partícula alfa	10 centímetros máximos (3,8 cm de Po-210)	Uma folha de papel
Elétron	A poucos metros	A alguns milímetros de alumínio
Raio gama	A algumas centenas de metros	A alguns cm de chumbo

Embora as partículas de alfa produzir 100 a 200 vezes a ionização provocada pelos betas, a sua gama curta torna perigoso apenas na proximidade imediata, especialmente no interior do corpo em que eles podem danificar o tecido muito. O polônio 210 emissões alfa produtoras de nossa experiência tem um alcance de 3,8 cm. A gama de partículas beta é tipicamente de alguns metros no ar. Depende de sua energia, que varia muito de fontes beta diferentes. Betas geralmente pode ser interrompida por alguns milímetros de alumínio.
Os raios gama (energia electromagnética de alta frequência) produz apenas cerca de 1/1000 da ionização de partículas alfa, mas eles são difíceis de parar, de modo que constituem uma ameaça à distância.
Informações adicionais de segurança de radiação pode ser encontrado em:

Elaborado por: Winnie Ng, Sharon Olds, Yu-Har Yam, Frans Tjahyadi
Orientador: * Robert Hobbs , Bellevue Colégio
* Para quem correspondência deve ser endereçad

Jar - Usamos um Clausen grande vidro de picles. O diâmetro da tampa é de 10 cm (4 in). O diâmetro jarro é 12,75 centímetros (5 in). O frasco é feito de PETE, No. 1 um tipo de plástico, o que não é degradada pelo álcool.

Cobertura plana - Escolhemos PETG (também um n º 1 de plástico) para a capa porque está disponível em estoque folha clara. Uma espessura de 1/8 a 3/16 de polegada seria apropriado, mas o nosso é 1/4 de polegada de espessura, porque era disponível por US $ 2,00, como um pedaço de sucata. A capa foi cortada a 15 cm (6) quadrados, grandes o suficiente para cobrir o nosso frasco. Um furo foi perfurado em uma cobertura adicional para acomodar um termómetro. Plexiglas (acrílico) é mais comumente disponíveis, mas este reage com o álcool e torna-se turva com o tempo.

Isopor - Um pequeno "duplo 6-pack" de isopor refrigerador trabalha para manter gelo seco. Dimensões no fundo são cerca de 15 cm (6) por 22 cm (9in).

Gelo seco (dióxido de carbono sólido, CO ₂₎ - CUIDADO! O gelo seco (temperatura de -78 C) devem ser manuseados com luvas.

Álcool - metanol (CH ₂ OH) e etanol (C ₂ H ₅ OH), 95% ou mais de pureza, ambos trabalharam no intervalo de temperatura de nossa câmara. Álcool (70% isopropanol) não foi bem sucedida.

Termómetro - Um termómetro é útil para monitorizar a temperatura na câmara.

Fontes radioativas - Estes são listados como opcional, porque as faixas de radiação naturalmente ocorrendo (raios cósmicos e de decaimento radioativo de substâncias naturais na Terra) pode ser visto na câmara. Porque a radiação natural ocorre aleatoriamente, no entanto, pode ser difícil saber quando a câmara de nuvem está funcionando.

1. Usando luvas, apare o gelo seco para caber no refrigerador. Marcando o gelo com uma lâmina de serra vai ajudar a alcançar pausas limpas em locais desejados. Coloque o gelo no refrigerador com um up superfície plana.

2. Coloque a tampa sobre o frio do gelo, de cabeça para baixo. A superfície da tampa do frasco de metal deve contactar o gelo, quando encaixados no buraco no centro da tampa de cabeça para baixo refrigerador espuma.

3. Posicione o papel mata-borrão no frasco como mostrado em B item acima. Adicionar metanol ou etanol suficiente para molhar todas as folhas, mas não tanto que se piscinas no fundo da câmara.

4. Colocar a tampa transparente plana na parte superior da câmara, e calço sob o refrigerador para nivelar o chão da câmara.

5. Posicionar a fonte de luz, de modo que ele entra na câmara com um ângulo baixo para baixo através da abertura no papel, no lado do recipiente.

6. Agora desligar as luzes da sala e olhar para as faixas de nuvens de ocorrência natural de radiação.

Verifique se há álcool suficiente na câmara.

O papel absorvente deve ser molhado com álcool, mas o álcool não devem ser recolhidas no fundo da câmara. Se a câmara é aberta, periodicamente, o álcool vapor pode escapar e podem precisar de ser reabastecido. Verifique gradiente de temperatura.

Se a câmara inteira é muito frio, não o bastante álcool irá evaporar no topo da câmara. Superior quente da câmara, por exemplo, com as mãos sobre a superfície exterior, ou girando a placa de cobertura mais.

A parte inferior da câmara tem de ser suficientemente frio. Nas nossas experiências, temos de formar nuvens, quando a parte inferior da câmara era abaixo de -15 ^° F.

Verificar que a superfície inferior da câmara está nivelada.

Se não é o nível, as correntes de convecção podem interferir com os caminhos em nuvem. Se o gelo sobre a qual repousa a tampa de metal não é plano, o arrefecedor pode ser Styrofoam shimmed de fora para fazê-lo nível.

Verificar iluminação.

Um ângulo raso de horizontal parece funcionar melhor para o ângulo de iluminação. Ajustar o feixe de modo que a sua reflexão do papel mata-borrão não é diretamente atrás do local de caminhos esperados, em relação à linha de visão, pode ajudar. Ajustar o ângulo de visão também podem ajudar. Também verifique se a luz ambiente é fraca ou ausente.

Aplicar uma carga electrostática para a placa de cobertura da câmara.

Carregar a superfície da câmara ajuda a tornar os caminhos visível, por exemplo, com um balão carregado estaticamente ou com um disco de alumínio e eletróforo. Segurança de Radiação Gama e Blindagem

Se seguros fontes radioativas utilizadas loja, em uma caixa de chumbo ou recipiente blindagem comparável.

Saber o alcance e requisitos de proteção para suas fontes radioativas. Verifique o alcance e proteção com monitor de radiação.

Tratar os materiais radioactivos de uma forma que minimize a exposição. Lavar as mãos se as amostras são tocados.

A Divisão de Oral e Maxilofacial Radiologia , Dalhousie University

Open Source Treinamento de Segurança de Materiais Radioativos , da Universidade de Illinois em Urbana-Champaign