Ⅰ 希羅噴泉
讀者們大概都知道一種普通形式的噴泉,這種噴泉相傳是古代的力學家希羅設計的。我在這里先談一下它的構造,然後再談這種有趣裝置的新的形式。希羅噴泉(圖205)是由三個容器組成的,上面一個是沒有蓋的碟子(a),下面兩個是密閉的球(b和小這三個容器用三根管子連了起來,連接的方法見圖。在碟子a里裝著一些水、球b里裝滿水、球c里裝滿空氣的時候,噴泉就開始起作用了:水沿著管子從a流到c,把c里的空氣排到球b里;球b里的水受到進來的空氣的壓力,就沿著管子往上冒,在容器a上形成噴泉。到球b里的水流完為止,也就是說它裡面的水全部流進了球C里的時候,噴泉就停止噴水了。這就是希羅噴泉的老的形式。在今天,一位義大利學校教師已經改造了這種噴泉。這位教師由於自己的物理實驗室設備太少,不得不運用自己的創造性來簡化希羅的噴泉裝置,結果他想出了一種用最簡單的設備來製造新噴泉的方法。在新裝置里,葯瓶代替了球形容器,橡皮管代替了玻璃管或金屬管。上面那個容器也不一定要穿孔,只要像圖206的上圖所畫的那樣,把橡皮管的一端放在裡面也成。
經過這樣改造以後的儀器,使用起來就十分方便:當瓶b里的水經過碟a全部流進了瓶C的時候,只要簡單地把b、C兩個瓶子換一下位置,噴泉就會重新噴水;不過不要忘記,同時也要把噴嘴移到另一條管子上去。
改造以後的噴泉還有一種方便的地方,就是使我們有可能任意變動容器的位置,來研究各個容器的水面之間的高度差對水流噴射高度的影響。
如果你想把噴泉的噴射高度加大好幾倍,只要把這個裝置下面的兩個瓶里的水換成水銀,空氣換成水,同時把噴嘴移一下(圖207)就可以做到。這個裝置所起的作用是容易明白的:水銀從瓶C流進瓶b的時候,就把瓶b里的水排出去,造成噴泉。水銀的密度是水的13.5倍,我們知道了這點就可以算出,這時候的噴泉可以噴多麼高。讓我們用h1、h2、h3來表示各個液面之間的高度差。現在我們可以研究一下瓶C里的水銀是用多大的力在向瓶b流去的。兩瓶之間的連接管里的水銀受到了兩方面的壓力。在右面對它起作用的是h2的這么一段水銀柱的壓力(這個壓力等於13.5h2這么高的水柱的壓力),加上h1這么高的水柱的壓力。在左面起作用的是h3這么高的水柱的壓力。總起來看,水銀所受的壓力等於這么高的水柱的壓力:
13.5h2+h1-h3
但是,h2-h1=h2,所以我們可以用-h2來代替h1-h3,上面那個式子就變成
13.5h2-h2
也就是12.5h2。這樣看來,水銀壓進瓶b里去的壓力是一根高達12.5h2的水柱的重力。從理論上來說,噴泉噴射的高度應該等於兩個瓶里的水銀面的高度差的12.5倍。但是摩擦力會把這個理論上的高度稍微降低一些。
雖然是這樣,這個裝置仍舊使我們有可能得到很高的噴射水流。譬如說,為了使噴泉達到10米的高度,只要把一個瓶移到比另一個瓶大約高1米的位置就夠了。奇怪的是,從我們的計算可以看出。碟a離水銀瓶的高低對水流的高度一點沒有影響。
Ⅱ 噴泉實驗裝置原理是什麼
根據克拉伯龍方程(也稱理想氣體狀態方程):PV=nRT,推出P=(nRT)/V (R為常數)。
要使P變小,可改變n、T、V中的一個變數。
所以減小氣壓的方法有三種:①減少氣體的物質的量(n);②降低氣體的溫度(T);③增大氣體的體積(V)。
減少氣體的物質的量有兩種方法:物理方法與化學方法。
物理方法可把氣體抽走或物理溶解,化學方法可通過化學反應或化學溶解;降低氣體的溫度,我們可以採用冷水澆注或用濕毛巾放於瓶底,也可以把裝置轉移入較低溫的環境;而增大氣體的體積,可以採取,升高溫度(如:用熱水澆注或熱毛巾放於瓶底)或改變容器的體積的方法。
對於用化學方法來減少氣體的物質的量的方法又和氣體的溶解度、吸收液的種類有關。
①氣體溶解性大小會對噴泉的形成產生影響。如,易溶於水的氣體、在水中溶解度不大的氣體、難溶於水的氣體;由於它們在水中的溶解度不一樣,從而就使得壓強的減少不一樣,是噴泉能否產生以及噴泉大小的關鍵。
②吸收液的種類也會對噴泉的形成產生影響,不同的吸收液,與氣體之間能否反應、氣體在其中溶解度的大小,都決定了噴泉實驗的成功與失敗
實驗過程
實驗者用滴管把少量的水擠入一個充滿了氨氣的乾燥容器中。氨氣溶解在水中,使容器內產生負壓。因此更多的水在大氣壓的作用下從另一個入口處進入,產生噴泉效應。這一演示實驗可用於向初學者介紹氣體溶解度和氣體定律等基本概念。
其他在水中具有相對較高溶解度的氣體,例如氯化氫氣體或二氧化硫氣體,可用於替代氨氣使用。
改進
改進之一是加入酚酞或紫甘藍作為指示劑,產生彩色效果;另一種方法則是將氨氣換成液體蒸汽(如水蒸氣)。在這種情況下,實驗者需要加熱盛有少量水的容器,使之全部變為水蒸氣,然後將容器快速降至室溫。當其蒸汽壓高於室溫蒸汽壓時,蒸汽會自發凝結為液態,從而產生相似的效果。
以上內容參考網路-噴泉實驗
Ⅲ 古代沒有機電設備噴泉是怎樣運作的
噴泉是一種將水或其他液體經過一定壓力通過噴頭噴灑出來具有特定形狀的組合體,提供水壓的一般為水泵,經過多年的發展,現在已經逐步發展為幾大類:音樂噴泉;程式控制噴泉;音樂+程式控制噴泉;激光水幕電影;趣味噴泉等,加上特定的燈光、控制系統,起到凈化空氣,美化環境的作用。
噴泉原是一種自然景觀,是承壓水的地面露頭。園林中的噴泉,一般是為了造景的需要,人工建造的具有裝飾性的噴水裝置。噴泉可以濕潤周圍空氣,減少塵埃,降低氣溫。噴泉的細小水珠同空氣分子撞擊,能產生大量的負氧離子。因此,噴泉有益於改善城市面貌和增進居民身心健康。
國外的噴泉
列寧格勒的彼得宮噴泉
噴泉起源很早,公元前6世紀在巴比倫空中花園中已建有噴泉。古希臘時代就已由飲用水的泉逐漸發展成為裝飾性的泉。有一種說法認為,噴泉起源於伊斯蘭國家的齋戒沐浴給水方法。在伊斯蘭園林中,噴泉或沿軸線布置,或作為局部構圖的中心。文藝復興時期噴泉技術有很大的發展,這一時期的噴泉多與雕像、柱飾、水池等結合造景。有名的噴泉如義大利伊斯特別墅的著名「百泉步道」和萊恩脫的噴泉水渠。當時還從事水趣音響設計。如著名的貓頭鷹噴泉,有一群銅鳥啁啾,貓頭鷹一聲尖叫之後,頓時鴉雀無聲,稍停片刻,銅鳥又喧鬧起來。有的噴泉同雕像、疊落的瀑布結合起來造景,如埃斯特別墅中的「水風琴」等。17-18世紀,噴泉在歐洲城市盛極一時。著名的如法國凡爾賽宮的太陽神噴泉,俄國彼得宮的帶雕像群的大瀑布噴泉。羅馬有3000多個噴泉,被稱為噴泉之城。也有一些寓意很深的噴泉小品,如布魯塞爾的於廉噴泉。它刻畫了一個正在聚精會神地撒尿的孩子,相傳敵軍侵佔布魯塞爾後要炸毀城裡的珍寶館,小於廉發現燃燒著的導火線,急中生智,朝導火線撒了一泡尿;珍寶館保住了,小英雄卻壯烈犧牲。為了表彰他的功績,1619年建造了這個噴泉。到20世紀,噴泉發展成為一種大型水雕塑,用水柱構成各種形態。如日內瓦萊蒙湖上聳入雲表的大噴泉,建於1958年,它用兩台1360馬力的水泵,將水噴到145米的高空。夜晚,巨型探照燈照射著銀色水柱直劃夜空,景色壯觀。英國倫敦的諾姆甲堡噴泉,高2.7米,由一個造型優美、形狀不規則的金屬殼體構成,在殼體邊緣噴射出兩個水的曲面造型。殼體的底部可以轉動,噴水的壓力可以調節,能形成多姿多彩的水造型。美國西雅圖的一個噴泉,由兩根粗大的不銹鋼彎管組成,水由沿管壁安裝的很多小噴嘴噴出,造成實體水柱的感覺。它的噴水量由人工控制,能形成富有雕塑味的水造型。現代技術的應用,產生了各種自控噴泉。日本的「會跳舞的噴泉」、美國的「華爾茲舞噴泉」,在彩色燈光的照射下,水花能隨著音樂的旋律翩翩起舞。法國巴黎的德方斯廣場上,有著名的「阿加姆」音樂噴泉,建於1980年,66個噴頭呈「S」形布置,噴出1-15米高的水柱,能表演格什溫的《藍色狂想曲》、柴可夫斯基的《悲愴交響曲》、佩潘和阿樂納德合作的《水上芭蕾舞曲》等十多個精彩節目。隨著音樂的變化,水柱有時輕歌曼舞,有時又挺拔高聳,在絢麗多彩的水柱間還配有鮮艷奪目的火花。火花是由特製的火花噴射管噴出的,與水花交織在一起,景觀奇妙。日本的水力噴射動物園,在一個直徑10米水池內,安裝著6036個旋轉的噴頭。它們能噴射出老虎和獅子搏鬥、老鷹和羚羊廝殺等奇妙的場面。這些噴泉多是利用電腦控制水、光、音、色,使噴泉藝術進入嶄新的時代。
中國的噴泉
中國古典園林崇尚自然,力求清雅素靜,富於野趣。在園林理水方面重視對天然水態的藝術再現。對於人工造成動態水的噴泉應用較少。《漢書·典職》記載:在漢上林苑中有「激上河水,銅龍吐水,銅仙人銜杯受水下注」的設施。《賈氏談錄》記載:「唐代華清宮御湯池中「有雙白石蓮,泉眼自瓮口中湧出,噴注白蓮之上」。《洛陽名園記》記述董氏西園中有水自花間湧出。有的水景保存至今,如建於南宋淳佑年間(1241-1252)杭州黃龍洞的黃龍吐水。18世紀,西方式的噴泉傳入中國。1747年清乾隆皇帝在圓明園西洋樓建「諧奇趣」、「海晏堂」、「大水法」三大噴泉。「大水法」的中央水池中有十隻銅狗,口中齊射急流,直指銅鹿,稱為「獵狗逐鹿」。在「海晏堂」,有身穿羅漢袍的「十二生肖」像,每個生肖都能噴水,用以報時。這是由人工操縱的提水機械——龍尾車扭水旋轉上升,形成高位水,由機械控制,每隔一個時辰(相當兩小時)由十二生肖依次噴水,到正午時分,十二個生肖同時噴水。近年來,隨著城市現代化的發展,中國先後在北京的雙秀園、天壇公園等和城市廣場中建造了時控噴泉、彩色聲控噴泉、可移動式噴泉和微電腦控制的音樂噴泉。
Ⅳ 這種噴泉裝置叫什麼
水景噴泉。現代音控、電子技術,加上按設計程序控制水、光、音、色形成科技水平較高的其已經關,並且運用計算機進行控制,配合激光造影,這些都能夠直觀地顯示現代科學技術發展的水平。
壁泉:由牆壁、石壁和玻璃板上噴出,順流而下形成水簾和多股水流。
湧泉:水由下向上湧出,呈水柱狀,高度0.6-0.8m左右,可獨立設置也可以組成圖案。
間歇泉:模擬自然界的地質現象,每隔一定時間噴出水柱和汽柱。
跳泉:射流非常光滑穩定,可以准確落在受水孔中,在計算機控制下,生成可變化長度和跳躍時間的水流。
霧化噴泉:由多組微孔噴泉組成,水流通過微孔噴出,看似霧狀,多呈柱形和球形。小品噴泉:從雕塑傷口中的器具(罐、盆)和動物(魚、龍)口中出水,形象有趣。
組合噴泉:具有一定規模,噴水形式多樣,有層次,有氣勢,噴射高度高。
旱噴泉,又叫旱地泉:放置在地下,噴頭和燈光設置在蓋板下端,噴水時,水柱通過蓋板篳子或花崗岩鋪裝孔噴出,流回落到廣場硬質鋪裝上,沿地面坡度排出。
Ⅳ 跪求噴泉實驗的原理,裝置,注意事項,具體操作及視頻
視頻就沒拉,資料就有
噴泉實驗
【製作方法】
取一玻璃瓶,瓶口塞入一打孔膠塞。塞孔中插入一尖嘴玻璃管,外端套一膠管
【使用方法】
用注射器從瓶內抽氣若干次,然後用彈簧夾夾緊膠管。將玻璃瓶倒置於水槽中。去掉彈簧夾,則見有水經膠管從玻璃管尖嘴噴出,形成噴泉
【參考資料】
若在瓶中裝滿燙水(70-100℃),倒出熱水後,迅速塞緊帶尖嘴玻璃管的橡皮塞,並馬上倒放過來,插入水槽的水中,同樣可見噴泉現象。注意:過熱的瓶子不能浸入冷水之中,以免瓶子炸裂。
噴泉實驗是一個富有探索意義的實驗,在高中化學教學中具有重要的地位。實驗的基本原理是使燒瓶內外在短時間內產生較大的壓強差,利用大氣壓將燒瓶下面燒杯中的液體壓入燒瓶內,在尖嘴導管口形成噴泉(如圖1)。這類實驗的要求是:①裝置氣密性良好;②所用氣體能大量溶於所用液體或氣體與液體快速反應。能進行噴泉實驗的物質通常有以下幾組:
氣體(a)
液體(b)
液體(c)
實驗原理
NH3
水
水
NH3溶解度為1:700
HCl
水
水
HCl溶解度為1:500
CO2
NaOH溶液
NaOH溶液
2NaOH+CO2=Na2CO3+H2O
SO2
NaOH溶液
NaOH溶液
2NaOH+SO2=Na2SO3+H2O
Cl2
NaOH溶液
NaOH溶液
2NaOH+Cl2=NaClO+NaCl+H2O
NO2
水
水
3NO2+H2O=2HNO3+NO(不能充滿)
噴泉實驗能形象地說明某些氣體極易溶於水(或特定溶液)。根據其原理進行拓展還可以探討噴泉實驗的多種應用。
一、根據實驗裝置和條件拓展
例如,2002年全國理綜試題第29題給出如圖2所示的裝置,要求說明引發噴泉的方法。
通過分析產生噴泉現象的原理,不難發現。只要打開止水夾,用手(或熱毛巾等)將燒瓶捂熱,氨氣受熱膨脹,趕出玻璃管內的空氣,氨氣與水接觸後迅速溶解,使燒瓶內壓強減小。就能發生噴泉。
二、根據實驗中出現的問題拓展
例如,某同學用HCl氣體做噴泉實驗時,噴入燒瓶內的水不足燒瓶容積的1/3,其原因不可能是( )。
(A)燒瓶潮濕 (B)裝置氣密性不好 (C)水裡沒有加石蕊試液 (D)燒瓶內未集滿HCl
噴泉實驗失敗的原因很多,要弄清本質進行大膽假設。很明顯(A)(B)(D)都能使噴入燒瓶內的水不足燒瓶容積的1/3,所以答案為(C)。
三、根據實驗中發生的現象拓展
如圖3所示,甲學生在燒瓶中充滿O2,並在反匙燃燒匙中加入一種白色固體物質,欲做O2的噴泉實驗。實驗開始,用凸透鏡將日光聚焦於反匙燃燒匙中的固體,燃燒匙內出現一陣火光和白煙。等一會兒,打開橡皮管上的止水夾。看到有美麗的噴泉發生。請問他在反匙燃燒匙中加入了什麼物質?
綜合分析上述實驗中產生的現象,結合噴泉實驗的原理,我們會很容易想到反匙燃燒匙中加入的物質是白磷。白磷與燒瓶內的O2反應生成P2O5固體,使燒瓶內壓強減小。打開止水夾後燒杯中的水被壓入燒瓶內形成噴泉。
四、根據實驗中的生成物拓展
噴泉實驗是不是只能噴液體,能不能噴出別的什麼物質呢?
如圖4裝置,實驗前a、b、c活塞均關閉。若要在該裝置中產生噴煙現象,該怎樣操作?若想在該裝置中產生雙噴泉現象,該怎樣操作?
分析:擠壓膠頭滴管,滴管中的水溶解右瓶中的部分NH3使瓶內壓強減小。打開活塞a、b,左瓶中的HCl進入右瓶生成NH4Cl固體而產生噴煙現象。若此時打開活塞c,則燒杯內的水會壓向左右兩個燒瓶,在左瓶中產生紅色噴泉,在右瓶中產生藍色噴泉。
五、根據實驗中的反應物拓展
是不是只有無機物氣體才能產生噴泉現象呢?
把充滿乙烯的圓底燒瓶用帶有尖嘴導管的橡皮塞塞緊,按圖5安裝好儀器。
松開彈簧夾A,通過導管C向盛溴水的錐形瓶中鼓入空氣,使約10 mL溴水壓入燒瓶,再把彈簧夾A夾緊。振盪燒瓶,溴水很快褪色,有油狀物生成,燒瓶內形成負壓。松開彈簧夾A,溴水自動噴入。噴入約10 mL溴水後,再把彈簧夾A夾緊,振盪燒瓶,溴水又很快褪色。如此重復操作幾次。當噴入的溴水顏色不能完全褪盡時,說明燒瓶中的氣體已經完全反應。松開彈簧夾B,讓蒸餾水噴入燒瓶也可形成噴泉。只要反應完全,液體幾乎可充滿整個燒瓶。
六、關於生成物濃度的計算拓展
例如,同溫同壓下兩個等體積的乾燥燒瓶中分別 充滿①NH3 ②NO2,進行噴泉實驗,經充分反應後燒瓶內溶液的物質的量濃度為 ( )
(A)①<② (B)①>② (C)①=② (D)無法確定
分析:①設燒瓶的體積為V L,則充滿NH3後氣體的物質的量為mol。發生噴泉現象後,燒瓶將充滿溶有NH3的溶液,即溶液的體積為V L,所以燒瓶內溶液的物質的量濃度為mol/L。
②設燒瓶的體積為V L,則充滿NO2後氣體的物質的量為 mol。發生如下反應:3NO2+2H2O=2HNO3+NO,反應後生成HNO3的物質的量為 mol。由於剩餘L氣體,所以燒瓶中溶液的體積為L,因此燒瓶內溶液的物質的量濃度也為mol/L。所以答案選(C)。
七、根據實驗原理反向思維拓展
通常的噴泉實驗是設法減小燒瓶內壓強形成負壓,使液體噴入燒瓶。能不能增大外面的壓強將液體壓入燒瓶呢?請看以下兩個例子。
①如圖6裝置,在錐形瓶中加入足量的下列物質,能產生噴泉現象的是( )
(A)碳酸鈉和稀鹽酸 (B)氫氧化鈉和稀鹽酸
(C)銅和稀硫酸 (D)硫酸銅和氫氧化鈉溶液
分析:碳酸鈉和鹽酸反應能產生大量的CO2氣體使錐形瓶內的壓強增大,從而將反應混合物壓入燒瓶。也能形成噴泉。所以答案選(A)。
②如圖7裝置,在錐形瓶外放一個水槽,瓶中加入酒精,水槽中加入冰水後,再加入足量的下列物質,產生了噴泉,問水槽中加入的物質可以是( )
(A)濃硫酸 (B)食鹽 (C)硝酸鉀 (D)硫酸銅
分析:濃硫酸溶於水放熱,可使錐形瓶內的酒精部分氣化而使錐形瓶內壓強增大,將酒精壓入燒瓶形成噴泉。答案為(A)。
因此,通過化學反應或某些物理方法使燒瓶外面的壓強大於燒瓶裡面的壓強也能形成噴泉。
以上兩例的原理實際上就是人造噴泉和火山爆發的原理。
八、噴泉原理的遷移拓展
如圖8所示,錐形瓶內盛有氣體X,滴管內盛有液體Y。若擠壓滴管膠頭,使液體Y滴入錐形瓶中,振盪,過一會兒,可見小氣球a鼓脹起來。氣體X和液體Y不可能是( )
X
Y
A
NH3
H2O
B
SO2
NaOH溶液
C
CO2
6mol/L H2SO4溶液
D
HCl
6mol/L Na2SO4溶液
分析:當滴入的液體Y將錐形瓶中的氣體X溶解或發生反應後,使錐形瓶中的壓強減小,大氣壓通過導管將空氣壓入小氣球a使它鼓脹起來。因此,不符合條件的只有(C)。這個實驗雖然沒有產生噴泉現象,但它的原理跟噴泉實驗原理是相同的
Ⅵ 西門子s7-200,plc花樣噴泉畢業設計
根據plc結構
Ⅶ 自動噴泉小製作方法
科學小製作噴泉的材料:三個空的礦泉水瓶、三根膠管,水族箱用的膠管比較好用,實在沒有的話,飲料吸管也行,長度分別為20,30,40厘米、少量膠水。
自製希羅噴泉DIY工具:電鑽(任何能打小孔的工具都行),鑽頭直徑要和膠管外徑差不多、剪刀。
自製希羅噴泉步驟:第一步:首先我們來製作噴泉的貯水池,用剪刀將其中一個瓶子剪成下列形狀。第二步:接下來就是鑽孔了,每個瓶蓋都要鑽兩個小孔,注意安全,叫小朋友站遠點。第三步:然後將第一個鑽好的瓶蓋倒扣在第二個瓶子的瓶蓋上,透過第一個瓶蓋鑽好的孔去加工第二個瓶蓋,這樣就可以保證所有的瓶蓋鑽孔的位置都是一致的。使用同樣的。第四步:零件都加工好了,我們來裝配它吧。示意圖如下,相信大家都很容易看懂。
自製希羅噴泉DIY教程注意事項:保證所有的介面處都要保證是密閉的;一號管20厘米,二號館30厘米,三號管40厘米;使用膠水封閉管子與瓶蓋的介面處;請確保膠管都處在適當的高度,參考裝配圖。