简易太阳能水泵演示器

简易太阳能水泵演示器

为了加强关于太阳能的利用的实验教学，湖南藏江二中吴佑茂老师研制成功了一台太阳能水泵演示器。它的原理新颖、构造简单、取材方便、制作容易，实验效果很好。用于课堂教学的演示，有利于提高教学质量。如在第二课堂活动中，根据这台水泵的原理，引导学生设计并制作各种各样的太阳能水泵，能激起学生的兴趣，有利于培养学生动手动脑的能力。

1水泵的构造和制作：

找一个容积为1L有橡皮塞的广口玻璃瓶，在塞上打一大一小的两孔。大孔中倒插一直径约为1cm、长约20cm的试管，试管内盛3—5ml的浓氨水。氨水中放一块黑布（或把试管头在灯烟上熏黑）作为吸光的黑体。再用一个儿童玩具气球，套在试管口上，并用橡筋扎紧，将氨水密封在试管和气球内。在工作过程中，氨水不会损失。在橡皮塞的小孔中，插一根直径为5mm的玻璃管，用以连接水管（如图1所示）。在进水管和排水管中各装一个阀门。在瓶底端配一重心调节重物。在水瓶的适当位置处装上支承轴。轴的位置要选在：瓶中有水时，重心在支点左边，无水时，重心在支点的右边。

水阀也可用土法制成（如图2）；1是外玻璃管，2是内玻璃管；利用橡皮管3以固定内玻璃管2；4是锥形玻璃阀门。这种阀工作可靠。

采集光线用的是直径为30cm、焦距16cm的凹面镜。我也曾用箱式太阳灶来加热氨水，同样也能取得满意的效果。

如果是阴天进行实验演示，可以用300W或500W的电灯代替太阳光，效果也很好。

2水泵的工作过程：

先将玻璃瓶及水管灌满水。使凹镜把太阳光集中到试管中的黑体上。约3秒钟，氨水沸腾（氨水的沸点远低于100℃，它的沸点跟氨水的浓度、酸碱度以及排水扬程的高低有关），产生氨气。氨气压增大，氨气进入气球，推动瓶中的水冲开出水阀流向高处。在排水扬程为1m的条件下，阳光强时，将瓶内的水排完约需1分钟。瓶中无水后，重心右移，水瓶顺时针旋转，直到触及限位板为止。这时试管已远离太阳光的焦点。氨水流入气球冷却氨气溶解于氨水，气压变小。水源的水在大气压的作用下，冲开进水阀，进入玻璃瓶。在吸水扬程为1m的条件下，约需1分钟，瓶内就充满水。重心左移，瓶又逆时针转动，直到触及限位板为止（要使瓶转动的动作迅速利落，只要使瓶的重心高于支点就行了）。气球内的氨水又流回试管，落到太阳光焦点上被加热（由于气球被水浮起，氨水回流干净）。完成了第一个工作循环。紧接着第二个工作循环……这样水就会被一吸一压的排上高处。

图1

①凹镜　②盛氨水试管　③气球　④水瓶　⑤限位板　⑥调节重心的配重　⑦进水管　⑧出水管　⑨出水阀　⑩进水阀　导水管

图2

为了提高效率，增大排水量，还可以装置两个水瓶，交替工作。