¿Cómo funcionan los bebederos para pájaros simples?

Hice un simple bebedero para pájaros con dos botellas de PET de 1,25 l. Llamemos a estas dos botellas el depósito y la bandeja .

Bebedero para pájaros autollenable

Configuración

La bandeja es una botella con la parte superior cortada para dejar solo el tercio inferior. La ubicación del corte horizontal realmente solo importa para ayudar a estabilizar el depósito que se invertirá y se colocará en la bandeja. Se corta una ventana en la bandeja para permitir que un pájaro agache la cabeza y tome un trago.

El depósito es una botella entera (comprimida en la imagen mostrada para formatear) con la tapa quitada y un pequeño agujero perforado unos centímetros hacia arriba (cuando está invertido) desde el cuello. La ubicación de este orificio es importante ya que es un circuito de retroalimentación negativa para controlar el nivel de agua en la bandeja.

Operación

Llene el depósito con agua. Inviértalo y siéntelo en la bandeja. El agua saldrá del depósito por el cuello hasta que la bandeja esté llena de agua y no más. A medida que se toma agua de la bandeja, más agua drena al tanque para llenarlo. Una vez que la bandeja está llena, el agua deja de drenar y permanece retenida en el depósito.

Vea un video de ello aquí:

https://www.youtube.com/watch?v=Qn-1wEuHG7g&t=21

Explicación

La forma en que pensé que funcionaría es que el orificio de aire permite que el aire se filtre en el depósito, lo que mantiene la presión del aire igual que en el exterior. El agua sale por el cuello ya que las presiones de aire se igualan dentro y fuera del depósito. Cuando el nivel del agua alcanza el orificio de aire, el orificio se sella y el "vacío" en la parte superior del depósito aumenta hasta que la presión del aire empuja hacia abajo el agua que se encuentra en la bandeja y evita que escape más agua.

Sin embargo, esto no es lo que sucede. El agua deja de subir antes de llegar al orificio de ventilación. Puede ver esto en el video: he anotado un cuadro azul donde está el orificio de ventilación.

Entonces la pregunta es: ¿cómo funciona esto realmente?

Estoy pensando que tiene que ver con la presión del aire, pero también posiblemente con la tensión superficial. Si el orificio de aire perforado era demasiado grande, intuitivamente el agua simplemente se caería sin importar nada. ¿Por qué, sin embargo, si la presión del aire en el depósito es más baja que en el exterior, el aire no continúa empujando a través del orificio de aire hasta que se sella?

Intentaré responderte más tarde, pero mientras tanto lo que quieres hacer es resolver la regla de pascal. PAG = PAG o + ρ gramo h . En un sistema conectado como el suyo, el agua al mismo nivel tiene que tener la misma presión. Una vez que se alcance este estado, verá que su sistema se estabiliza.
??? Por lo que puedo ver en el video, el agua sigue subiendo en la bandeja hasta que se tapa el orificio de aire, y no se detiene antes. (No veo su caja azul, pero creo que puedo distinguir el orificio de aire en el lado derecho). Entonces, su explicación original es bastante correcta.
Olvidé mencionar que tuve que perforar el agujero dos veces. El primer hoyo era demasiado bajo y el agua se detuvo antes de la ventana de la bandeja. El agujero de la derecha es el inferior, hay un agujero más alto más hacia el centro de la ventana de la bandeja y puedes ver las burbujas que se originan en ese punto. Me imagino que el primer orificio inferior no es parte del problema, se puede aproximar como si fuera el mismo que el orificio del cuello.
Ahora veo: la presión detrás del orificio superior será ligeramente inferior a 1 atm cuando el flujo se detenga, pero no lo suficiente como para aspirar más aire. Supongo que esto se debe a la tensión superficial, como dices. Intente hacer el agujero más grande para ver si hay un tamaño en el que la tensión superficial no pueda superarlo, o agregue jabón para reducir la tensión superficial y ver si el efecto cambia.
Tengo mejores imágenes ahora. youtu.be/gVNmyBTaJ9s Algo de lo que no me di cuenta hasta que lo revisé es que, en equilibrio, los cuerpos de agua en el depósito y la bandeja están conectados a través del goteo del orificio de aire.

Respuestas (2)

La tensión superficial es plausible: implica que, al nivel del agujero, la presión en el agua será inferior a 1 atm. Por lo tanto, las isolíneas de presión se verán así:ingrese la descripción de la imagen aquí

Cuantitativamente, curvatura C será de la orden 1 / ( 1 milímetro ) porque el agujero tiene un tamaño aproximado de 1 mm en su video, lo que con agua pura daría lugar a una caída de diferencia de presión del orden de 70 Pa en la interfaz. Entonces la interfaz plana con la presión atmosférica necesita ser C γ / ( ρ gramo ) más bajo que el agujero, que es de unos 7 mm con agua pura. Debido a que probablemente tenga algunas impurezas, esto será menor en la práctica. Como sugiere @pwf, puede usar surfactantes (jabón) para reducirlo (¡pero eso no será bueno para las aves!)

gracias por esto, muy interesante! Mi bebedero para pájaros está ahora en producción y no puedo realizar más pruebas en él, pero estoy trabajando en un poco más de refresco. Planeo poner el orificio de aire a varias alturas, aumentar el tamaño hasta que el efecto se detenga (la tensión de la superficie se rompe y se filtra) y probaré los tensioactivos. ¿Alguna otra variable con la que debería jugar antes de informar?
Si logra controlar con precisión el tamaño del agujero, entonces puede intentar hacer una verificación cuantitativa y habrá diseñado un aparato de medición original para la tensión superficial. También puede usar agua destilada para poder usar el valor conocido de la tensión superficial del agua, pero tal vez primero deba verificar cómo limpiar su aparato para que no se contamine, e incluso entonces puede tener polvo o contaminantes en el aire. contaminación en el transcurso del experimento. (La temperatura también es importante)
Mis habilidades con Dremel no me permitieron controlar el tamaño del orificio con mucha precisión y el agua es solo del grifo, pero capturé mejores imágenes del efecto en acción youtu.be/gVNmyBTaJ9s
Buen vídeo. La diferencia en la dinámica puede deberse a la energía de la ruptura de la burbuja: con otras condiciones fijas, tendrá aproximadamente el mismo tamaño de burbuja. Pero la ruptura ocurrirá cerca del agujero para las burbujas pequeñas y lejos para las grandes. Hay más disipación viscosa a través de la fricción con la botella en el primer caso, por lo tanto, una posible razón para disminuir la velocidad cuando la fuerza de presión es menor (cerca del equilibrio).

Sin tensión superficial, simplemente igualando las presiones. La presión fuera de la bandeja que empuja la superficie del agua hacia el orificio de aire es igual a 1 atm + la altura del agua sobre el borde superior del orificio de aire g densidad del agua y esto es igual a la presión dentro de la botella que empuja el agua el orificio de aire para salir al exterior, que es la altura del agua * g * la densidad del agua + la presión del aire sobre la superficie dentro de la botella, que es definitivamente inferior a 1 atm en una cantidad igual a la presión de la columna de agua sobre el borde del orificio de aire exterior .Para verlo mejor, cuanto más larga es la botella, más alta es la columna de agua sobre el orificio de aire.

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