Ildkanylen

Forsøg nr.: 111
Formål: At demonstrere sammenhæng mellem tryk og temperatur. At vise grundprincippet for en dieselmotor.
Resume: Lidt papir eller vat lægges ned i en halvåben cylinder. Et stempel presses hårdt og hurtigt i bund i cylinder, hvorved papiret antændes.
Nøgleord: Arbejde, energi, idealgaslov, termodynamik, varme, tryk.

Beskrivelse:

Når man bruger en cykelpumpe til at pumpe en slange, vil man ofte opdage, at selve cykelpumpen bliver varm. Dette skyldes, at temperaturen i en gas stiger, når dens volumens presses sammen, og trykket stiger.

Dette kan man demonstrere på en meget dramatisk måde, hvor et lille stykke papir eller vat antændes i et stempel, der presses hårdt og hurtigt sammen. Først ligges en lille, let flig af en serviet, lidt køkkenrulle eller lignede let og tyndt papir (eventuelt vat) ned i bunden af en cylinder, der er lukket i den ene ende.

Når et stempel presses hårdt og hurtigt i bund i en halvlukket cylinder, vil trykket (og dermed temperaturen) stige så meget, at lidt papir eller vat kan antændes i bunden af cylinderen.

Når et stempel presses lynhurtigt og meget hårdt i bund i cylinderen, kan man faktisk få papiret antændt. I praksis ser man et lille lysglimt og derefter en masse røg. Man skal dog være meget hurtig og bruge mange kræfter, så lidt øvelse er ofte nødvendig. Se eventuelt de to film i referencerne.

I dette tilfælde er cylinderen lavet af et plastikrør, der er lukket i den ene ende med epoxy-lim, mens stemplet består af en metalstang, hvorpå der sidder tre tætningsringe af gummi:

Cylinder og stempel til at antænde lidt papir eller vat. Cylinderen består af et plastikrør, der er lukket i den ene ende med epoxy. Røret er sat i en gummifod, så det står bedre. Stemplet har tre tætningsringe af gummi siddende nederst. Det simple udstyr er stillet til rådighed for Fysikbasen af Wako Takahashi fra Galileo Science Club i Japan.

I stedet for papir eller vat kan man prøve med svovlet fra en tændstik:

Uddrag fra film nr. 2 i referencerne, hvor lidt tændstiksvovl antændes via trykstigningen.

Forsøget viser for øvrigt også et af grundprincipperne i en dieselmotor. I en normalt forbrændingsmotor antændes brændstoffet af et tændrør, der laver en gnist inde i forbrændingskammeret. I dieselmotoren sidder der ikke noget tændrør - her antændes brændstoffet i stedet ved en kraftig komprimering og dermed temperaturstigning.

Udstyr og materialer:

Lukket beholder med stempel
Serviet

Referencer:

Link til forsøg i database på University of Iowa.
Link til forsøg i database på Michigan Technological University.
Link til forsøg i database på University of Minnesota.
Link til forsøg i database på Montana State University.
Quick Time film af tændstiksvovl, der antændes i stempel 1 (632 KB).
Quick Time film af tændstiksvovl, der antændes i stempel 2 (711 KB).

PIRA DCS: 4B70.10 (Termodynamik: Varme og termodynamikkens 1. lov)

Opdateret: 30.09.2005

Har du kommentarer, rettelser eller tilføjelser til dette forsøg, så send en til FYSIKBASEN.DK.