Instruments que il·lustren el compliment de les lleis físiques referents als camps de la mecànica i la termodinàmica

D – Espai Lucia Galvani

Itàlia (1737-1798). Va ser qui va descobrir el primer sistema tancat de conducció del flux energètic apropant dues peces de metall al cos dissecat d’una granota mentre s’activava una càrrega elèctrica. Va comprovar com les potes de la granota morta es contreien lleugerament alhora que es produïa una espurna. Va concloure que el corrent elèctric activa el moviment muscular a través dels nervis. Aquest descobriment va ser l’origen de la pila voltaica.

http://www3.gobiernodecanarias.org/aciisi/cienciasmc/web/biografias/lucia_galvani.html

D.1. Aparell per a la comprovació de la força centrífuga.

El seu objectiu era il·lustrar una sèrie de fenòmens relacionats amb la força centrífuga.

La màquina utilitzada per a l’estudi de les forces centrífugues, és molt semblant a l’aparell de Tyndall, utilitzat per a donar una explicació mecànica de la calor. Aquestos instruments s’adapten perfectament a les limitacions que imposa el context educatiu, tant d’espai, com de temps i permeten en pocs minuts la realització d’una sèrie d’experiències que posen de manifest els conceptes estudiats per a la comprensió de certs fenòmens.

Així per exemple:

· A l’adaptar a esta màquina, un accessori format per cércles flexibles, és possible explicar l’aplanament dels pols de la Terra.

· Per a demostrar l’acció de la força centrífuga sobre els sòlids hi ha diversos dispositius, un d’ells, disposa de dos taps de suro units per una fina corda que pot moure’s lliurement sobre un eix comú, que gira quan se li unix, per mitjà d’un dispositiu, a la màquina i s’acciona el volant d’aquesta. Si els suros són de la mateixa massa, mentre dure el gir, romandran equidistants de l’eix de rotació, si al contrari els suros són de masses distintes, o es troben a diferent distància de l’eix de gir, es mourien fins a aconseguir una situació d’equilibri d’acord amb les lleis físiques. Els taps poden ser substituïts per esferes metàl·liques unides per una cadena, o bé unides a dues varetes inserides en un eix, dispositiu enginyat per Watt per a regular el vas de la màquina de vapor.

· També hi ha un accessori amb què es pot comprovar la constància del pla d’oscil·lació d’un pèndol simple, és a dir reproduir l’experiència del Pèndol de Faucault.

D.2. Aparell d’Hoppe.

Amb aquest aparell Thomas C. Hope (1766-1844), demostrava que la màxima densitat de l’aigua s’aconseguix als 4ºC.

Com es pot apreciar en la fotografia, es tracta d’un instrument metàl·lic el cos central de la qual és un cilindre buit que es pot omplir d’aigua i que en la part superior i en la inferior presenta dos orificis proveïts de tubuladura, en angle recte amb el cos central, en els què es poden introduir dos termòmetres per a mesurar la temperatura. A la meitat de la seua altura porta una cubeta metàl·lica, solidària al cos de l’aparell i oberta per la seua banda superior, en ella hi ha una tercera tubuladura inclinada 45é cap avall i en la part diametralment oposada ales altres dos.

En l’experiència s’omplia amb aigua, l’atuell cilíndric, i en la corona o cubeta es col·locava gel a 0ºC. A partir d’aquest moment s’observava l’evolució dels termòmetres que permetien registrar les temperatures observades en la zona superior i inferior de l’aigua del recipient. Al transcórrer el temps, el termòmetre inferior s’estacionava a 4ºC, mentres que el superior arribava més lentament a 0ºC. Al llevar el gel es repetia el procés d’observació, comprovant que llavors, al cap del temps la temperatura del termòmetre superior ascendia per damunt de 4ºC, quan la inferior marcava precisament aquesta temperatura.

D.3. Calorímetre de Weinhould.

És un instrument que s’utilitzava en la realització d’experiències calorimètriques.

Es tracta d’un got metàl·lic aproximadament cilíndric amb una tapa superior, per la qual s’accedix a un cilindre interior, de dimensions molt reduïdes si les comparem amb les del cilindre extern, de manera que ambdós cilindres estan separats per una cambra d’aire. També en la seua part superior presenta una tubuladura per la qual es pot introduir un líquid a qualsevol temperatura i un termòmetre per a controlar-la.

Una varietat d’aquest calorímetre és el que, en la seua meitat inferior, té un tub orientat diagonalment cap avall per on es desallotja el líquid del seu interior, en aquest cas no hi ha tal tub.

S’utilitza en experiències tèrmiques que requerisquen un control rigorós de les temperatures o aïllament tèrmic de l’entorn.

D.4. Motor d’explosió de quatre temps proveït d’engranatges.

En general, els motors d’explosió funcionen per la dilatació dels gasos, originada per la combustió d’una mescla explosiva d’aire amb gasos i líquids polvoritzats. Consten d’un o diversos cilindres, amb els seus èmbols articulats amb l’eix motor per mitjà d’una biela i una maneta.

Aquest aparell il·lustra el funcionament d’un motor d’explosió i facilita a l’alumne la seua comprensió.

Per explicar la transmissió del moviment de l’èmbol, per mitjà de la biela al cigonyal i d’aquest al motor, es fa girar una maneta situada en la part posterior del motor (fotografia esquerra) que al girar, origina repetidament el cicle complet del motor. D’aquesta manera es comprén perfectament com es produïx l’admissió d’un corrent d’aire, a través de la vàlvula d’admissió, que arrossega vapor de gasolina, i després al comprimir-se la mescla en el carburador, en el moment oportú, es provoca la seua explosió, utilitzant una purna produïda per la bugia. L’elevada pressió que aquesta explosió produïx, impulsa l’èmbol i és llavors quan es realitza el treball mecànic, finalment el gas és expulsat utilitzant la vàlvula de fuga. Els engranatges de la part posterior de l’aparell il·lustren la transmissió del moviment a l’eix del motor.

D.5. Model de cilindre i caixa de distribució en una màquina de vapor.

D.6. Aparell destinat a mesurar la pressió dels líquids sobre el fons dels recipients.