Un amigo mío me estaba diciendo acerca de la construcción de una cámara de niebla, mientras estaba en la escuela de posgrado. Como yo lo entiendo, esto le permite "ver" interacciones causadas por las partículas de alta energía pasando a través de la cámara de niebla. Este me ha fascinado, y me gustaría construir una con mi hija, pero quiero asegurarme de que soy capaz de explicarlo a ella cuando la eventual vienen las preguntas. Alguien me puede ayudar por favor? Cómo iba yo a explicar una cámara de niebla a alguien que es un estudiante de primer año en la escuela secundaria?
Respuestas
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Feynman decía - si no puedes explicar algo en palabras simples, de tal manera que un niño puede entender, entonces no lo entienden. Así que aquí está mi opinión:
Una cámara de niebla es nada más que un lugar donde la niebla se acerca a la forma, pero no todavía. Hay vapores de cosas (ya sea alcohol o de agua, o algo más), y la temperatura es tal que los vapores son casi a punto de producir la niebla (o "nubes"). Imaginar los humedales o pantanos en una fría mañana de otoño, es como que - llene una caja con ese tipo de "frío y húmedo aire".
Ahora una partícula cargada (tales como radiación Alfa a partir de un trozo de mineral radiactivo) cierres a través de la cámara a alta velocidad. Golpes en el agua (o de alcohol) de las moléculas y se disocia ellos - se crea un rastro de moléculas ionizadas marcado su camino.
Ahora, los vapores son tales que realmente quieren para producir niebla; cualquier pequeña perturbación es suficiente para empujar sobre el borde. El sendero de moléculas ionizadas es suficiente como para hacer eso - los iones de atraer a un montón de moléculas, la resultante de las matas atraer aún más, y antes de saber que una gota de agua está formada, luego otro, y otro. Voila, un rastro de niebla sigue a la partícula.
Yo podría intentar describir la construcción, pero esta página de Instructables será mucho mejor:
http://www.instructables.com/id/Make-a-Cloud-Chamber-using-Peltier-Coolers/
Básicamente, se evapora un poco de alcohol y dejar que se ejecute en una zona fría (enfriado por los elementos Peltier). Como el aliento que sale de tu boca en el aire frío de invierno, los vapores de alcohol tienden a producir niebla, por lo que algunos vapores se gire a la niebla de todos modos. Pero el proceso es mucho más rápido cuando una partícula cargada atraviesa la cámara - por lo tanto, si usted coloca una pequeña cantidad de material radiactivo cercanos, blancos muy pequeños senderos que parece provenir de él y atravesar la cámara, ya que la neblina tiende a formar mucho mejor alrededor de los ionizado rastros dejados por la radiación en su estela.
Más diseños:
http://www.lns.cornell.edu/~adf4/cloud.html
heathrow
Puntos
25
La cámara de niebla funciona mediante la producción de una super-saturado de vapor, como se explica por florin. Cuando una partícula cargada pasa, que ioniza las moléculas del líquido, y estos iones se conviertan en centros de gotas, que se condensan alrededor de la ionización de la pista. Pero ¿por qué son los iones de buenas semillas para las gotitas de condensación?
La razón es sólo electrostática-dipolo interacción, la nube de la cámara de los fluidos son todos los dipolos. La elección de la unidad de energía en eV, de la unidad de longitud de la 1A y la unidad de carga 1e, la constante de Coulomb k es de 14,4 (eV/e). El momento dipolar de agua y alcohol (dos vapores por una cámara de niebla) son aproximadamente .4 eV A. Que significa que usted tiene que ir a una distancia de 13 de Angstroms antes de que la energía térmica es comparable a la máxima dipolo de energía.
Dentro de esta región, la estadística de equilibrio requiere que la primera dipolo que entra se sienta en la parte superior de los iones, debido a que el potencial es esencialmente infinitamente profundo. El ion plus polar de la molécula va a atraer a otro ión, y así sucesivamente, hasta que una gota que se forma.
Ignorando la interacción entre los dipolos, el radio de una gota estabiliza electrostáticamente, aproximadamente, cuando la ganancia de energía desde la superficie de la partícula es igual a cerca de 6kT, el factor de 6, es el aproximado de la entropía del aumento de la gasolina vs líquido. Esto sucede de forma relativamente rápida, por lo que obtener una gota microscópica. Pero en un sobresaturada líquido, hay fuertes fuerzas entre dipolos, lo que significa que hay muy poco coste para formar gotas más grandes. La ganancia de energía sólo a partir de la inter-moleculares de las fuerzas ya equilibra la pérdida de entropía de salir de la fase de gas. La única cosa que no equilibrio es la tensión de la superficie de coste.
El radio de la gota es entonces aproximadamente determinada por el lugar donde el promedio de ganancia de energía de un dipolo en la superficie es igual a la diferencia de energía libre entre la superficie y el granel líquido. Cuando este radio se supera la crítica del tamaño de la gota para el sobresaturada líquido, se obtiene de la nucleación. Pues va a ser aproximadamente Un 10, ya es bastante grande. No hay ninguna posibilidad de producir un 10A de la gota, que contiene cientos de moléculas, por las fluctuaciones térmicas.
