Форум Химиков - Энтузиастов. Химия и Химики
http://chemistry-chemists.com/forum/

Вихревые кольца
http://chemistry-chemists.com/forum/viewtopic.php?f=35&t=1257
Page 1 of 2

Author:  Иван Николаевич [ 17 Apr 2011 21:54 ]
Post subject:  Вихревые кольца

'Генератор дымовых колец' построил шотландский физик Питер Тейт в 1867 году. Рисунок из журнала того времени.
Attachment:
161201e9b233b01cb66b131f173b0386.JPG
161201e9b233b01cb66b131f173b0386.JPG [ 14.84 KiB | Viewed 31191 times ]

Фото и текст заимствован из статьи из Науки и жизни, http://www.nkj.ru/archive/articles/6040/
Также интересная статья Роберта Вуда, посвящённая вихревым кольцам есть в библиотечке "Квант"
http://kvant.mirror1.mccme.ru/1971/12/v ... _kolca.htm
Вуд построил большой генератор Тейта, ящик был со стороной около метра, кольца производили звук при столкновении со стеной, сбрасывали коробку и т.д.
Между тем простейший "генератор" может быть собран за несколько минут. Возьмите большую банку из-под ананасов (или похожую по размерам) дно туго затяните анатомической резиновой перчаткой и зафиксируйте ниткой, плёнка должна "греметь". В противоположном торце вырежете отверстие диаметром 2,5 см. Заклейте его куском скотча.
Attachment:
PIC_0008.JPG
PIC_0008.JPG [ 22.25 KiB | Viewed 31190 times ]
Для наполнения банки дымом можно использовать ватки смоченные нашатырным спиртом и соляной кислотой, или просто положите внутрь зажжённый жгутик бумаги (как на видео) и приклейте скотч обратно, бумага погаснет и пространство наполнится дымом (осторожно не прожгите резину). Можно приступать к опытам. Для получения кольца отклейте скотч и легко и быстро ударьте пальцем по центру резиновой диафрагмы. Наилучший удар быстро подбирается экспериментально. Скорость колец можно менять, сталкивать одно с другим и т.п. Подробно всё описано в вышеприведённых статьях.

Ролик снят плохо, но кольца видно, глазом разумеется видно много интересных подробностей (особенно если выбрать выгодное положение против света) таких как вращение и расширение, тонкую структуру вихря. Видео выложу позже, отвратительно работает интернет.

Author:  Иван Николаевич [ 17 Apr 2011 22:32 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Кому интересно, вот ролик
Attachment:
Вихревые кольца.avi [2.73 MiB]
Downloaded 1125 times


Или он же в 3GP
Attachment:
Вихревые кольца.3gp [599.08 KiB]
Downloaded 1030 times

Author:  Volodymyr [ 18 Apr 2011 00:13 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Хорошее описание этого явления есть в книге

И.К. Кикоин (ред.) Опыты в домашней лаборатории (Библиотечка «Квант», выпуск 4)
Attachment:
File comment: И.К. Кикоин (ред.) Опыты в домашней лаборатории (Библиотечка «Квант», выпуск 4)
kvant_04.djvu [2.65 MiB]
Downloaded 1175 times


Причем вихревые кольца бывают не только в газе, но и в жидкости.
Один из таких экспериментов показан на обложке:
Attachment:
File comment: И.К. Кикоин (ред.) Опыты в домашней лаборатории (Библиотечка «Квант», выпуск 4)
квант.jpg
квант.jpg [ 70.23 KiB | Viewed 31173 times ]

Author:  Volodymyr [ 24 Apr 2011 15:12 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Установки для получения больших дымовых колец


скачать
http://chemistry-chemists.com/Video-to- ... erator.mp4


скачать
http://chemistry-chemists.com/Video-to- ... ator-1.mp4


скачать
http://chemistry-chemists.com/Video-to- ... erator.mp4

Author:  ДДТ [ 24 Apr 2011 19:29 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Последний - классный!!!

Author:  Volodymyr [ 24 Apr 2011 22:13 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

В журнале будет материал по вихревым кольцам.
Две первые части уже выложены.
http://chemistry-chemists.com/N4_2011/U ... 11-U5.html
http://chemistry-chemists.com/N4_2011/U ... -U5-1.html

Если кто-то хочет заснять дымовые кольца или вихревые кольца в жидкости - сейчас самое время. Пока что есть только один ролик, который снял Иван Николаевич (выложен в начале темы).

Author:  Volodymyr [ 26 Apr 2011 22:28 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Попробовал сегодня делать вихревые кольца, используя 6-литровую бутылку со срезанным дном. В качестве мембраны служил кулек. Источник дыма - ватки, смоченные соляной кислотой и аммиаком.
Более-менее получилось.
Нужно подумать о другом источнике дыма: солянка с аммиаком дают не достаточно густой дым, кроме того, надышался так, что мало не показалось.

Author:  Volodymyr [ 30 Apr 2011 19:58 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Оформил первую часть экспериментов:
http://chemistry-chemists.com/N4_2011/U ... U5-11.html

Image

Author:  Иван Николаевич [ 02 May 2011 13:56 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Очень красивые кольца получаются с раствором флуоресцеина. Жаль на фото не выходят тонкие подробности и цвета. Выходят великолепные изумрудно-светящиеся кольца, резко окрашенные. Нужно непосредственно наблюдать это зрелище.
Attachment:
PIC_0002 (2).JPG
PIC_0002 (2).JPG [ 170.26 KiB | Viewed 31024 times ]

Attachment:
PIC_0004 (2).JPG
PIC_0004 (2).JPG [ 174.55 KiB | Viewed 31024 times ]

Attachment:
PIC_0005 (2).JPG
PIC_0005 (2).JPG [ 162.83 KiB | Viewed 31024 times ]

Attachment:
PIC_0009.JPG
PIC_0009.JPG [ 209.2 KiB | Viewed 31024 times ]

О похожем опыте писал Фэдо
Attachment:
p0143-sel.gif
p0143-sel.gif [ 80.38 KiB | Viewed 31024 times ]

Attachment:
p0144-sel.gif
p0144-sel.gif [ 330.67 KiB | Viewed 31024 times ]

Если бросить немного сухого флуоресцеина в стакан с водой действительно получаются красивые светящиеся нити и ленты, довольно долго не исчезающие.
Attachment:
PIC_0001.JPG
PIC_0001.JPG [ 183.5 KiB | Viewed 31024 times ]

В дальнейшем они разветвляются, раствор окрашивается, красивое зрелище, жаль снять его на мой фотоаппарат нельзя.

Author:  Volodymyr [ 02 May 2011 14:36 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Действительно очень красиво. Думаю, стоит добавить еще одну часть в статью - немного фотографий уже есть.
Постараюсь достать флуоресцеин и сделать снимки. Правда, не уверен, что получится: вихревые кольца легко делать, красиво наблюдать, но очень тяжело снимать.

Author:  Иван Николаевич [ 03 May 2011 13:54 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Попробовал повторить опыты с флуоресцеином (остался приготовленный вчера раствор). На солнечном свету зрелище красивое, но фотоаппарат в отличие от глаза, не воспроизводит удивительную игру цветов (мешает контраст яркого солнечного света). Лучше удаётся передать красоту колец флуоресцеина если в тёмной комнате направить уф-диод (лучше несколько, но у меня был один) на стакан с водой, тогда яркий свет не забивает таинственное изумрудное свечение, а слабый фиолетовый фон не мешает, так что если у кого из участников есть хорошая камера или фотоаппарат не пожалейте времени снять кольца при уф-свете.
Вот что вышло на мой посредственный фотоаппарат, на скорую руку -квадратная батарейка, один уф-диод.
Attachment:
PIC_0007.JPG
PIC_0007.JPG [ 2.04 MiB | Viewed 29693 times ]

Attachment:
PIC_0009.JPG
PIC_0009.JPG [ 199.69 KiB | Viewed 29693 times ]

Attachment:
PIC_0012.JPG
PIC_0012.JPG [ 198.43 KiB | Viewed 29693 times ]

Attachment:
PIC_0015.JPG
PIC_0015.JPG [ 187.9 KiB | Viewed 29693 times ]

Если возникнет проблема с флуоресцеином, возможно, подойдёт концентрированный раствор "хвойного концентрата", он есть в аптеках. Поваренная соль, которого имеет оранжевый оттенок от добавки флуоресцеина, в прошлом использовал его для борного люминофора.

Author:  Volodymyr [ 03 May 2011 14:19 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Флуоресцеин светится в УФ, этим решается сразу две проблемы: "подсветка" вихревых колец и устранение мешающего фона.

Author:  Иван Николаевич [ 11 May 2011 15:14 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Попробовал снять видео вихревых колец с флуоресцеином.
Attachment:
Отчасти оно передаёт красоту явления. Почти белый цвет колец это восприятие фотоаппаратом контраста между ярким и слабым свечением, на самом деле ярко-зелёного. Уф-диод я закрепил в подставке, стакан освещался снизу.
Attachment:
DSCF0042.JPG
DSCF0042.JPG [ 440.87 KiB | Viewed 29668 times ]
Процесс шёл в тёмной комнате.
Капал я с небольшой высоты около 5 мм, при этом получаются неаккуратные кольца, но красивые "волны концентрации" в виде нитей и полос. Для получения ровных колец нужно капать раствор медленно вблизи поверхности воды. Вот кадры из видео, оно максимального разрешения, в меру сил дешёвого фотоаппарата, но весит достаточно много, т.к. кольца и "волны" движутся медленно, длительность 1,5 минуты.
Attachment:
Snapshot - 2.jpg
Snapshot - 2.jpg [ 498.92 KiB | Viewed 29668 times ]

Attachment:
Snapshot - 4.jpg
Snapshot - 4.jpg [ 581.8 KiB | Viewed 29668 times ]

Author:  Volodymyr [ 19 May 2011 19:04 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Отрывок из Scientific American Reference Book
Quote:
Liquid And Gaseous Rings

All who have learned a little of chemistry doubtless remember the experiment with vortex rings produced by phosphorus trihydride mixed with a little phosphide of hydrogen. As this curious phenomenon evidently does not depend upon the peculiar properties of this gas, I have been trying for some time to reproduce it by means of tobacco smoke, and even with chemical precipitates, which are, in a way, liquid smoke. After a few tentatives made at different times, my experiment succeeded perfectly. The following is, in brief, the mode of operating:

Take up a little hydrochloric acid in a pipette and put a few drops of it into a very dilute solution of nitrate of mercury, and you will obtain rings of mercurial chloride that will, in their descent, take on the same whirling motion that characterizes the aureolas of phosphureted hydrogen.

The drops of acid should be allowed to fall slowly, and from a feeble height, to the surface of the liquid contained in the vessel. It is unnecessary to say that the result may be obtained through the use of other solutions, provided that a precipitate is produced that is not very thick, for in the latter case the rings do not form. If need be, we may have recourse to milk, and carefully pour a few drops of it into a glass of water.
Attachment:
File comment: Fig. 1. - PRODUCTION OF SMOKE RINGS.
Fig-1-PRODUCTION-OF-SMOKE-RINGS.png
Fig-1-PRODUCTION-OF-SMOKE-RINGS.png [ 114.49 KiB | Viewed 29640 times ]

As regards smoke rings, it is easy to produce these by puffing cigar smoke through a tube (Fig. 1). But, in order to insure success, a few precautions are necessary. The least current of air must be avoided, and this requires the closing of the windows and doors. Moreover, in order to interrupt the ascending currents that are formed in proximity to the body, the operation should be performed over a table, as shown in the figure. The rings that pass beyond the table are not perceptibly influenced by currents of hot air. A tube ¾ inch in diameter, made by rolling up a sheet of common letter paper, suffices for making very beautiful rings of one inch or more in diameter. In order to observe the rings well, it is well to project them toward the darkest part of the room, or toward the black table, if the operator is seated. The first puffs will not produce any rings if the tube has not previously been filled with smoke. The whirling motion is perfectly visible on the exit of the ring from the tube, and even far beyond.
Attachment:
File comment: Figs. 2, 3, and 4. - VARIOUS ASPECTS OF SMOKE RINGS.
Figs-2-3-and-4-VARIOUS-ASPECTS-OF-SMOKE-RINGS.png
Figs-2-3-and-4-VARIOUS-ASPECTS-OF-SMOKE-RINGS.png [ 78.41 KiB | Viewed 29640 times ]

As for the aspect of the rings projected with more or less velocity to different distances from the tube, Figs. 2, 3, and 4 give quite a clear idea of that. Figs. 3 and 6 show the mode of destruction of the rings when the air is still. There are always filaments of smoke that fall after being preceded by a sort of cup. These capricious forms of smoke, in spreading through a calm atmosphere, are especially very apparent when the rays of the sun enter the room. Very similar ones may be obtained in a liquid whose transparency is interfered with by producing a precipitate or rings in it.
Attachment:
File comment: Figs. 5 and 6.. - SMOKE RINGS BREAKING UP.
Figs-5-and-6-SMOKE-RINGS-BREAKING-UP.png
Figs-5-and-6-SMOKE-RINGS-BREAKING-UP.png [ 154.76 KiB | Viewed 29640 times ]

Figs. 5 and 6.. - SMOKE RINGS BREAKING UP.

http://chestofbooks.com/crafts/scientif ... Rings.html

Author:  Upsidesium [ 10 Nov 2012 06:38 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Недавно случайно нашел один способ получения вихревых колец - ароматические палочки. Если тлеющую палочку держать строго вертикально и сделать подбрасывающее движение рукой - дым закрутится в тороидальный вихрь. Важно держать "лучину" строго вертикально и периодически стряхивать пепел поскольку максимальной живучести кольца достигают в случае когда источник дыма находится на самом острие. Главная сложность это подобрать оптимальную силу взмаха поскольку восходящий поток воздуха быстро разрушит кольцо.
Attachment:
Дымовые кольца.mp4 [10.26 MiB]
Downloaded 899 times

Видео снято на телефон, поэтому качество не очень. Плохо, что не видно самого главного - тонкой структуры вихря. Смотрится красиво особенно когда зависает неподвижно, а вращение вокруг оси тора продолжается.

Author:  Иван Николаевич [ 10 Nov 2012 12:46 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Хороший способ и коробки не надо.

Можно, наверное, тлеющую палочку, как источник дыма в генераторе колец использовать? И солянки с аммиаком не надо и дым будет приятнее.

Author:  Volodymyr [ 10 Nov 2012 13:35 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Не только приятнее, но и стабильнее: дым от хлорида аммония быстро оседает на стенки.

Author:  Иван Николаевич [ 10 Nov 2012 13:46 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Несколько оффтоп, но напомнило:
В детстве была игрушка из керамики :ay: - старик, курящий сигареты. В рот вставлялась тонюсенький цилиндрик - "сигарета" (были в комплекте) и зажигалась. Если не было сквозняков появлялись крохотные дымовые кольца. Из чего сделаны были "сигареты" не знаю, тогда не интересовался, но медленно тлеющий материал.

Author:  antabu [ 10 Nov 2012 16:19 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Это были палочки из целлулоида, завёрнутого в папиросную бумагу.

Author:  Volodymyr [ 21 Aug 2013 19:30 ]
Post subject:  Re: Вихревые кольца

Пузырьки воздуха, поднимаясь из толщи воды, оказывается, тоже дают вихревые кольца:
Attachment:
мяч захвачен вихревым кольцом.gif
мяч захвачен вихревым кольцом.gif [ 2 MiB | Viewed 28337 times ]

Page 1 of 2 All times are UTC [ DST ]
Powered by phpBB © 2000, 2002, 2005, 2007 phpBB Group
http://www.phpbb.com/