ساخت ماشین گرمایی آهن ربـایی

در این ماشین از نیکل خالص که خاصیت مغناطیسی دارد استفاده می کنیم .بهتر است بدانید اگر از نیکلی که ترکیب زیادی از مس دارد استفاده کنید ، این ماشین کار نخواهد کرد چون این نوع نیکل خاصیت مغناطیسی ندارد. می توان به جای نیکل از rare earth magnet ( آهن ربا های قوی و پایدار ) استفاده کرد. rare earth magnet بهتر از نیکل کار می کند چون خاصیت مغناطیسی خود را در دمای کمتری از دست می دهد ، و بنابراین ماشین می تواند از یک شمع به جای چراغ الکلی برای منبع گرما استفاده کند .


این ماشین گرمایی خیلی ساده است . ما یک قطعه ی کوچک از جسم آهن ربایی را در انتهای یک آونگ آویزان می کنیم . یک آهن ربای بزرگ نزدیک آونگ قرار داده شده است ، بنابراین قطعه ی کوچک ماده (ی مغناطیسی) به آهن ربای بزرگ می چسبد .آهن ربا باید به اندازه ی کافی نزدیک باشد تا جسم ( مغناطیسی ) هرگز در بالای آونگ چرخان باقی نماند ، و به جای آن یک دفعه به طرف آهن ربا برود. یک شمع در زیر جسم قرار داده شده پس شعله فقط آن را لمس می کند .

شعله ی شمع جسم را تا وقتی که خصوصیات مغناطیسی خود را از دست بدهد، دوباره گرم می کند.جاذبه ی زمین دوباره آن را از آهن ربا ( و بنابراین از شعله ) کنار می کشد . جسم مغناطیسی وقتی که از شعله دور است کمی خنک خواهد شد ودوباره خاصیت مغناطیسی خود را برای چسبیدن به آهن ربا به دست می آورد . بعد از آن آهن ربا آن را به طرف شعله می کشد، و تمام فرایند
دوباره تکرار می شود .

اگر می خواهید از نیکل خالص در ساخت این ماشین استفاده کنید ، به مقداری سیم مسی یا برنجی ، یک آهن ربای بزرگ سرامیکی ، و یک شمع نیاز خواهید داشت.

ما می خواهیم آونگ به جلو و عقب نوسان داشته باشد . بنابراین از دو سیم برای نگهداری آن استفاده می کنیم . حدود یک فوت از سیم را ببرید و مرکز آن را دور آهن ربای بزرگی بپیچید بعد ، دو انتهای آن را به شکل حلقه ی کوچکی درآورید و به طرف بالا خم کنید تا به شکل نگه دارنده ی آونگ در آیند .

اگر از rare earth magnet به عنوان وزنه ی آونگ استفاده می کنید با قرار دادن آن روی شعله ی شمع می توانید دی مغناطیسه اش کنید. می توانید آن را به یک جا لباسی وصل کنید و تا وقتی که منحرف شود روی شعله نگه دارید . این باعث جلو گیری از پرش آهن ربا به آهن ربای سرامیکی در زمانی که ما آونگ را تنظیم می کنیم می شود .

یک فوت دیگر از سیم را دور نیکل یا rare earth magnet بپیچانید که شکل وزنه را برای آونگ خواهد داشت. دو انتهای سیم را به شکل حلقه در آورید تا روی حلقه های نگه دارنده ی آونگ بلغزد .

مطمئن شوید که وزنه ی آونگ نزدیک آهن ربا باشد تا وقتی که آونگ عمود است به طرف آن برود . سیم های آونگ و نگه دارنده های آن باید به اندازه ی کافی بزرگ باشد تا وزنه بتواند از روی شعله سرازیر شود ، و وقتی که دی مغناطیسه شده به طور عمود آویزان شود .

با آونگ چسبیده به آهن ربای بزرگ ، یک شمع ( روشن ) کوچک به طوری که شعله تنها وزنه را لمس کند قرار دهید . شعله آلیاژ rare earth را گرم خواهد کرد که در نتیجه توانایی چسبیدن به آهن ربای بزرگ سرامیکی را از دست خواهد داد . بعد از آن به پایین سرازیر می شود , و مدت کمی، آن قدر که سرد شود ، به نوسان در می آید . وقتی که به اندازه ی کافی سرد شد تا دوباره مغناطیسه شود ، بالا آمده و به آهن ربا می چسبد ، جایی که شعله دوباره آن را گرم می کند .

اگر شما از یک نیکل خالص استفاده می کنید به منبع گرمایی بهتر از شمع نیاز خواهید داشت . یک چراغ الکلی کوچک در این مورد بهتر عمل خواهد کرد . ممکن است به نگه دارنده های آونگ بلند تری برای درست کردن جای چراغ نیاز داشته باشید .

چرا این اتفاق می افتد؟

ماشین گرمایی به دلیل چیزی که "اثر کوری" (توسط پیر کوری کشف شد ) نامیده می شود کار می کند . مفهوم کوری این نکته ی علمی را که چگونه یک جسم آهن ربایی اثر مغناطیسی خود را برای چسبیدن به یک آهن ربا ، زمانی که گرم می شود و به بالای یک درجه حرارت به خصوص می رسد ، از دست می دهد توصیف می کند . این درجه حرارت درجه حرارت کوری نامیده می شود و با نوع جسم تغییر می کند . درجه حرارت کوری برای آهن 800 درجه سلسیوس است . درجه حرار ت کوری برای آهن ربای سرامیکی هم تقریبا بالا است ، که به این دلیل شعله ی شمع یا چراغ الکلی در آن تاثیری ندارد . درجه حرارت کوری برای نیکل خالص کم تر است ، حدود 631 درجه سلسیوس . این درجه حرارت مطابق با محدوده ی دمایی چراغ الکلی است ، و همچنین با شمع نیز امکان پذیر است .

درجه حرارت کوری برای rare earth magnet 310درجه سلسیوس است که شمع می تواند به راحتی به آن برسد ( نه فقط به دلیل درجه حرارت کم تر ، چون آهنربا ( جسم مغناطیسی ) خیلی کوچک تر از نیکل است ، بنابراین زود تر داغ می شود و سطح گرم نشده ی کم تری دارد ).