Categorie: Experiment

Silicagel bolletjes worden vaak aan een verpakking, in een klein wit zakje, toegevoegd om de doos droog te houden. Men noemt ze ook wel droogparels hetgeen een directe vertaling is van het Duitse “Trockenperlen”. Silicagel wordt op het laboratorium en in de industrie als droogmiddel gebruikt waarbij men er soms een indicator aan toegevoegd om aan te geven of het materiaal nat of droog is. Een van de redenen dat het is zo geschikt is als droogmiddel is omdat het tot wel 35 gewichtsprocent aan water kan opnemen. Dit kan men illustreren met een eenvoudig experiment. Men legt een silicagelbolletje onder de digitale microscoop gelegd en meet de diameter (10 x vergroot). Vervolgens legt men m.b.v. een pipet een druppel water op de parel, waarna men kan observeren dat het bolletje door opzwellen groter wordt. De diameter neemt toe van 2.25 tot 2.69 mm een toename van 20%. Dat wijkt af van de hierbovengenoemde 35% maar het bolletje dat ik gebruikte was van tevoren niet gedroogd. Daarnaast hoeft de toename in diameter niet lineair te verlopen als functie van de gewichtstoename. Dat zou men op een andere manier kunnen onderzoeken door achtereenvolgens nauwkeurig gewogen minieme hoeveelheden water toe te voegen en te meten of de diameter inderdaad recht evenredig toeneemt.

Ik ben al langer met elektronica experimenten en oscilloscopen bezig maar een van die experimenten die ik me nog uit mijn jeugd herinner en ik toendertijd nooit zelf heb kunnen uitvoeren, is het maken van Lissajous figuren. Een Lissajous figuur is het patroon dat ontstaat als men twee harmonische trillingen die onderling loodrecht op elkaar staan bij elkaar optelt waarbij men een twee dimensionale trilling maakt. De weg die de somtrilling beschrijft vormt een Lissajous-figuur. De vorm die het Lissajous figuur aanneemt wordt bepaald door de amplitudes en de frequenties van de afzonderlijke trillingen en het faseverschil tussen de trillingen. De figuren zijn genoemd naar J. A. Lissajous (1822-1880) die deze verkreeg door licht achtereenvolgens te laten reflecteren op twee spiegels die bevestigd waren aan twee stemvorken die haaks op elkaar stonden.

Lissajous figuren kan men ook maken met behulp van een 2-kanaals oscilloscoop en twee functiegeneratoren. Eenvoudige 1-kanaals oscilloscopen (o.a. een Velleman PCS 100) had ik al langer in mijn bezit. Ik had zelfs al een 2-kanaals USB oscilloscoop (Basic Stamp), alleen kon de software die bijgeleverd werd geen Lissajous figuren maken. Recentelijk ben ik echter in het bezit gekomen van een goedkope (Chinese) 2 kanaals USB oscilloscoop, de “RockTech BM102 50MHz 2-CH USB Analog Oscilloscope.” De bijgeleverde software maakt het mogelijk om Lissajous figuren te produceren. Een ander instrument dat ik recentelijk goedkoop op de kop getikt heb is de FG-100-DDS functie generator. Deze gecombineerd met mijn HP3311A functiegenerator heb ik gebruikt om onderstaande Lissajous figuren te maken.

Zoals met al deze goedkope Chinese apparatuur. Het is misschien niet super, maar het werkt wel en is voldoende nauwkeurig voor het type experimenten dat ik wil uitvoeren. De software van de scoop werkt onder Windows 10. Jammer genoeg is hij niet helemaal stabiel en wordt men soms gedwongen de PC uit en weer aan te zetten om weer te kunnen meten. De kans lijkt mij klein te zijn dat er nog een upgrade op de bijgeleverde software komt.

Doe wat poedersuiker in een reageerbuis en sluit deze af met een kurk. Verdeel het poedersuiker gelijkmatig over de buis. Tik voorzichtig met de punt van een schroevendraaier in het midden op de bovenkant van de buis. Men ziet een golfachtig patroon ontstaan.

Op Chinese websites kom je soms leuke apparaatjes tegen interessante prijzen tegen en dan is het moeilijk de verleiding te weerstaan. Dat weerstaan van de verleiding is mij dus duidelijk niet gelukt met dit bouwpakketje van een Stirlingmotor model.

Alhoewel er verschillende varianten van een Stirlingmotor zijn deze allemaal gebaseerd op het principe dat gassen (in dit geval lucht) bij verwarming uitzetten en bij afkoelen krimpen. Door op een handige manier gebruik te maken van dit verschil in volume/temperatuur kan men dit omzetten in beweging.

In de grote cilinder wordt de lucht opgewarmd door de brander eronder, daardoor gaat de luchtuitzetten en de zuiger beweegt naar een situatie waarin het volume groter is (bij constante druk). De beweging van de zuiger wordt overgebracht naar het vliegwiel waarbij de beweging van het vliegwiel overgebracht wordt op de zuiger van de kleine (koude) cilinder. Deze trekt nu warme lucht uit de grote cilinder (maximaal volume) dat vervolgens afkoelt in de kleine cilinder. De lucht krimpt dan weer waardoor ook de zuigers en dus ook het vliegwiel in beweging komen totdat een minimaal volume bereikt is waarbij de koude lucht weer in de grote cilinder terecht komt en de cyclus weer opnieuw kan beginnen.