Как забить колонку для воды своими руками: Как забить скважину на воду своими руками: пошаговая инструкция для работ

Содержание

как самостоятельно устроить источник воды

Чтобы организовать на участке источник собственной питьевой воды, можно пригласить бригаду и оплатить услуги. Но для умелого мастера скважина своими руками без оборудования — это вполне посильная задача.

Процесс займет немало времени и потребует усилий, но позволит сэкономить много денег. С чего начинать и какие инструменты могут пригодиться для бурения? Обо всем этом поговорим в нашей статье. Также рассмотрим виды скважин, которые можно соорудить своими силами без специального оборудования.

Содержание статьи:

Виды водозаборных выработок
Подготовка места и оборудования
- Инструмент и методы бурения
- Тренога, лебедка, буровые штанги
Инструкции по устройству скважины
- Вариант #1 — бурение скважины «на песок»
- Вариант #2 — создание абиссинского колодца
Выводы и полезное видео по теме

Виды водозаборных выработок

В зависимости от глубины пролегания воды выделяют три вида скважин:

на известняк, нередко бывает напорной, т. е. артезианской;
на песок, она же безнапорная или фильтровая;
абиссинский колодец или скважина-игла — упрощенная разновидность скважины на песок.

Артезианские сооружения считаются недоступными для самостоятельного бурения. Пролегают они глубоко, более 40 метров, высока вероятность, что придется проходить достаточно твердые слои. Без мощного бурового станка и оборудования здесь не обойтись. Такие скважины дают много воды, нередко их заказывают в складчину для нескольких участков сразу.

Фильтровые скважины — самый распространенный вариант. Водоносный слой залегает в песчаных горизонтах. Глубина бурения составит около 20-40 метров. Воды такое сооружение дает обычно достаточно, чтобы покрыть потребности средней семьи и обеспечить хозяйство.

Тип скважины зависит от ее глубины и характера пролегания водоносного слоя. Чаще всего сооружают фильтровую скважину, которая более производительна, чем абиссинский колодец, и не такая затратная как артезианское сооружение

Абиссинские колодцы — это вариант для тех, кому повезло с водоносным слоем, залегающим близко к дневной поверхности. В грунт забивают длинную трубу с острым наконечником. Сверху ставят или колонку.

Такое сооружение дает не слишком много воды, поэтому иногда делают две или три скважины.

Подготовка места и оборудования

Перед началом работ нужно выбрать:

место и тип скважины;
метод бурения;
диаметр обсадной трубы;
насосное оборудование;
инструменты для выполнения работ.

Начать лучше всего с опроса ближайших соседей, которые уже соорудили скважину. У них можно узнать примерную глубину залегания воды, особенности грунта и т.п. Не помешает спросить, не осталось ли у них инструмента для бурения, который можно одолжить.

Погружной насос выбирают, исходя из размеров обсадной трубы, дебета скважины, потребности в воде и других показателей, продумать этот момент нужно еще до начала бурения, чтобы сооружение не было слишком узким для оборудования

Тип скважины станет очевидным после такого разговора. Скорее всего, это будет вариант “на песок”. Место определяется санитарными нормами. Нужно сделать источник воды поближе к дому и как можно дальше от выгребной ямы, септика, животноводческих помещений и т.п. Абиссинский колодец иногда ставят даже в подвале дома.

Диаметр обсадной трубы и нужно подбирать одновременно. Самыми эффективными считаются погружные насосы. Разница между диаметром устройства и стенками обсадной трубы должна составлять хотя бы 5-10 мм.

Инструмент и методы бурения

Чтобы выбрать грунт из шахты, предназначенной для обустройства скважины, используют шнековый бур или . Бур вращают, желонку бросают сверху вниз. Иногда чередуют эти методы, чтобы проходить разные по составу и свойствам горные породы.

Связные грунты, к которым относятся суглинки и супеси, бурят шнеком или полой трубой — стаканом, несвязные — пески, гравий, галечник проходят желонкой, т.к. шнеком их невозможно извлечь.

Шнековый бур вращают, углубляя его примерно на полметра, затем извлекают на поверхность, освобождают от грунта и снова опускают в шахту. Желонку несколько раз бросают вниз на забой, чтобы ее внутреннее пространство наполнилось грунтом, извлекают, очищают, а затем продолжают ударно-канатное бурение.

С желонкой можно проводить также так называемое гидробурение. Принцип работы тот же, но в забой подается струя воды под напором. Она размывает грунт, а желонка формирует цилиндрическую шахту под одновременно с бурением устанавливаемую обсадную трубу. Смесь воды и грунта откачивается насосом.

Шнековый бур используют при создании фильтровых скважин, наращивая штанги. Это эффективный инструмент для прохождения разных слоев грунта

Воду можно использовать и при шнековом бурении, когда приходится проходить сложные участки. Воду льют в шахту, грунт становится мягче, его легче бурить и извлекать. При гидробурении есть опасность занести в скважину загрязнения. Этот момент нужно учитывать, когда наступит время и раскачки сооружения.

Используют разные виды буров, например:

змеевик, особенно эффективный на глинистых грунтах;
бур-ложка, подходит и для песка, и для глины;
бур-долото, полезен для твердых слоев.

Можно купить готовый бур, садовый или рыбацкий, главное, чтобы он был достаточно прочным и соответствовал по размерам обсадной трубе. Промышленные изделия обычно позволяют делать отверстия 40-50 мм.

Если этого недостаточно, можно сделать инструмент самостоятельно. Для этого части стального диска приваривают под подходящим углом к стальному стержню. Края диска следует заточить. Ложковый инструмент делают из свернутого стального листа или из куска трубы.

Желонку для бурения сделать не сложно, подойдет кусок металлической трубы с заостренным краем. Клапан на шарнире или шариковый делают для легких грунтов или плывунов

Желонки бывают разных видов: с клапаном в виде шарика, с прижимным клапаном и вовсе без клапана. Последние уместны на плотных слоях.

Грунт набивается внутрь “стакана” и не выпадает из него, поэтому клапан здесь не нужен, актуальнее острая кромка внизу.

Размеры желонки должны быть умеренными, чтобы она достаточно сильно врезалась в грунт при падении, но чтобы ее не слишком тяжело было доставать

Вдоль такого инструмента делают узкие прорези. В них удобно вставлять прут, чтобы освободить полость от вязкого содержимого.

Тренога, лебедка, буровые штанги

Чаще всего для самостоятельных бурильных работ используют треногу. Такое сооружение можно купить или сделать из металлических балок, деревянного бруса и т.п.

Оно должно быть достаточно большим, чтобы под ним могли свободно перемещаться два человека, и достаточно прочным, чтобы выдерживать груз оборудования с набитой в него разрушенной горной породой.

Тренога с блоком и лебедкой может заметно облегчить буровые работы. С помощью такого приспособления удобно поднимать инструмент на поверхность

В верхней точке треноги ставят блок, через который пускают трос, прикрепленный к лебедке. С помощью такого оборудования будет намного проще доставать оборудование из шахты, чтобы освободить его от грунта. Лучше использовать лебедку с электромотором.

Буровые штанги прикрепляют к буру и постепенно наращивают. Используют элементы с замковым или с резьбовым соединением. Оно должно быть надежным, чтобы штанги не оборвались при извлечении грунта на поверхность.

Для шнека тренога тоже нужна, потребуется еще направляющая конструкция из обсадных труб, чтобы инструмент двигался строго вертикально. Чтобы наращивать штанги и разбирать буровую колонну для извлечения бурового снаряда также потребуется тренога или металлическая рама.

Работу лучше проводить вдвоем или втроем, в одиночку бурить скважину сложнее. Чтобы ускорить процесс шнекового бурения, некоторые используют электробур мощностью от 1 кВт.

Интересным вариантом может стать и применение малогабаритной буровой установки. Стоит такой прибор дорого, но при желании его можно арендовать. У нас на сайте есть подробная инструкция по своими руками.

Инструкции по устройству скважины

Рассмотрим, как соорудить скважину безнапорного типа и свкажину-иглу, имея под рукой лишь подручные материалы.

Вариант #1 — бурение скважины «на песок»

Чтобы пробурить скважину, выполняют следующие основные операции:

Выкапывают яму с размерами примерно метр или полтора.
Устанавливают треногу.
Закрепляют лебедку.
Ставят бур и углубляют его примерно на полметра.
Извлекают инструмент и очищают его от грунта.
Продолжают бурение, постепенно добавляя буровые штанги.
При необходимости меняют бур на долото или желонку.
Работы ведут до обнаружения водоносного слоя.
Бурение продолжают до появления водоупорного слоя.
Выполняют раскачку скважины, промывая ее с помощью насоса.
Опускают насосное оборудование, обустраивают оголовок.

Просторную яму на первом этапе выкапывают, если для обустройства оголовка предполагается устраивать . В других случаях можно просто пробурить шурф примерно на метр в глубину, чтобы задать направление конструкции. После этого можно продолжать работу и буром, и желонкой.

Шнек лучше всего вращать под нагрузкой. Делают это вдвоем: первый проворачивает штангу, удерживая ее разводным ключом, второй наносит удары кувалдой по штанге. На буровые штанги следует нанести разметку, это поможет понять, сколько грунта уже пройдено, когда пора вынимать инструмент на поверхность.

Когда грунт станет мокрым, нужно продолжать бурение, чтобы достичь более плотного водоупорного слоя. Но обсадная труба не должна в него упираться, если она опустилась слишком низко, ее нужно поднять, чтобы край был примерно по центру водоносного слоя.

Чтобы бурение проходило эффективно, следует использовать подходящий инструмент:

для глинистых грунтов лучше брать бур-змеевик, подойдет также стакан или ложковый инструмент;
на песках предпочтительнее желонка и бур в виде ложки, работа пойдет быстрее, если дополнить его водой;
твердые слои разбивают долотом, плоским или крестообразным;
на плывунах хорошим решением станет применение желонки с клапаном;
галечные пласты удобно разбивать долотом, а затем вынимать желонкой, здесь тоже может стать уместным применение бурового раствора.

После того, как обсадная труба установлена, следует опустить вниз фильтровую колонку. Можно купить такую конструкцию или сделать самостоятельно. На кусок обсадной трубы наносят перфорацию, а сверху эту часть закрывают фильтрующей сеткой. Фильтр защищает воду и насос от песка.

Для разрушения скальных грунтов используют бур-долото. Разбитую породу затем выбирают с помощью бура-ложки, желонки или другого подходящего инструмента

Обсадную трубу ставят одновременно с проходкой, независимо от того, каким снарядом бурился грунт. Одновременно скважину промывают: подают внутрь струю воды и отводят вернувшуюся с забоя жижу в вырытый рядом со скважиной зумпф.

Теперь проводят , т.е. откачивают из нее большое количество воды, пока не получат чистую струю. Процедуру можно выполнить насосом, прочистив перед этим забой желонкой.

Не стоит брать для раскачки погружную модель, предназначенную для чистой воды. Нужно задействовать оборудование, способное качать воду с большой примесью песка и глинистых частиц.

После окончания бурения нужно промывать скважину, пока не будет получена устойчивая струя чистой воды. Через три-пять дней после начала активной эксплуатации следует взять пробу воды для анализа

Альтернативный вариант — недорогой насос, который легко ремонтировать, например, или Иногда приходится задействовать несколько насосов, поскольку из-за повышенной нагрузки устройство может просто сгореть. Если на участке нет электроэнергии, можно использовать ручной насос.

После этого остается опустить вниз насосное оборудование, обустроить оголовок и подключить шланг к водопроводу.

Вариант #2 — создание абиссинского колодца

Создание такого сооружения проводится принципиально иначе, здесь не нужно вынимать грунт. Узкую трубу, заранее снабженную фильтром и острым наконечником, просто забивают в землю, пока не появится вода. Эта труба и станет обсадной колонной.

Абиссинский колодец можно пробить вручную, без использования лебедки с тросами для перемещения бабки, но это очень трудоемкий вариант

Можно купить готовый комплект или сделать его самостоятельно. На первой в буровой колонне трубе делают перфорацию и обматывают эту часть проволокой или затягивают сеткой. Между следующими за ней трубами и этим фильтром нужно поставить обратный клапан.

Его просто сделать из диафрагмы и стального шарика. К нижнему краю фильтра следует приварить конус. Его диаметр делают чуть больше, чем у трубы, чтобы защитить конструкцию от повреждений во время продвижения в толще грунта.

Готовую трубу вбивают в грунт, постепенно наращивая ее длину буровыми штангами. Их прикручивают или приваривают. Соединение должно быть очень надежным. Конечно, бить прямо по верхней части трубы нельзя это ее повредит.

Для сооружения абиссинского колодца понадобится труба с фильтром и заостренным наконечником, которую можно купить или сделать самостоятельно. Звено с фильтром забивают первым, затем наращивают ствол следующими трубами-звеньями

Поэтому после того, как труба с иглой установлена вертикально, к ней прикрепляют подбабок. На эту площадку ставят бабку — стальной или бетонный груз с отверстием для трубы. В верхней части трубы нужно поставить блок. Через него пропускают два троса, которые крепят к бабке.

Теперь нужно поднять бабку с помощью лебедки и бросить ее вниз, повторяя эту операцию, пока подбабок, закрепленный на трубе, не достигнет уровня земли. После этого присоединяют буровую штангу, переставляют подбабок и блок, а затем снова бросают бабку.

Когда в трубе появится вода, значит, фильтр заглубился в водонос, работы можно считать оконченными. Трубу обрезают, ставят электрический или ручной насос. Подбабок можно оставить, он пригодится, когда абиссинский колодец засорится и нужно будет извлечь иглу из грунта для очистки или ремонта.

У нас на сайте есть подробная инструкция, описывающая скважины-иглы.

Выводы и полезное видео по теме

Самостоятельное бурение желонкой:

Создание скважины вручную буром со штангами:

Как сделать абиссинский колодец:

Создать скважину самостоятельно сложно, но это возможно. Каждый случай бурения индивидуален, нельзя точно предсказать, как поведет себя сооружение во время работ и в процессе эксплуатации.

Но при соблюдении технологии можно обеспечить участок источником воды, который прослужит несколько десятилетий.

Имеете опыт собственноручного бурения скважины? Расскажите, какие инструменты вы использовали для этого и сколько времени вы потратили? Пишите свои рекомендации, добавляйте фото скважины в блоке под этой статьей.

Если вы только думаете над сооружением скважины и у вас остались вопросы после прочтения нашего материала, задавайте их нашим экспертам.

все про очистку скважины на даче

Скважина удобна тем, что это отличная альтернатива централизованному водоснабжению, такой источник воды на участке решает проблемы с поливом и использованием живительной влаги для хозяйственных нужд. Но профилактические работы проводить время от времени нужно, чтобы скважина была чистой и система работала исправно, поэтому многие владельцы дач задумываются, как прочистить скважину своими руками, не тратя на это много средств.

Если напор воды стал слабее, это первый тревожный сигнал. За этим обычно следует краткий застой с характерным бульканьем и последующим выбросом мутной воды, а затем система перестает работать.

Очистка скважины своими руками начинается с определения причины поломки. Причин этому может быть немало: проблемы часто возникают при нерегулярной эксплуатации, ошибках во время бурения и строительства. Водоносные жилы могут менять свое направление – в этом случае причина будет природной.

Если у сооружения нет защитных механизмов, в устье скважины будет попадать намного больше мусора. Причиной может быть и отсутствие техобслуживания, и плохая работа насоса.

Есть два основных типа скважин (с фильтром и прямым стволом) и три основных способа наладить работу скважины: промыть ее, прокачать либо продуть.

Чистить водозабор с прямым стволом удобнее – оборудование можно опускать до дна, исключая тем самым риск быстрого заиливания. Но при нерегулярной эксплуатации любая скважина рано или поздно засорится.

Схема устройства скважины с сетчатым фильтром. Многие дачники рекомендуют использовать фильтры, а не хлорировать воду. Но чистка рано или поздно потребуется любой скважине, так что выбираем удобный способ, исходя из ее особенностей

Наиболее доступным самостоятельным способом очистки дачной скважины от песка и ила является прокачка.

Если у вас есть обычный насос или специальный, который используется для загрязненной воды, можно откачать и смесь из ила и песка, и мусор с мелкими камнями. На дно скважины устанавливается помпа, и весь мусор, отложившийся на дне, попадает в патрубок и всасывается насосом. Через насос время от времени нужно пропускать и чистую воду. Если корпус сильно нагревается, это значит, что нужно дать оборудованию отдохнуть. Чистить скважину стандартным вибрационным насосом типа «Малыш» можно, если она неглубокая – насос опустится максимум на 40 метров.

Помпа на дне скважины, вода с загрязнениями всасывается в патрубок и выбрасывается наружу. Через насос время от времени пропускается чистая вода, чтобы рабочие поверхности были чистыми. Для сохранности оборудования его лучше раз-два выключать, чтобы избежать перегрева

Если скважина засорена незначительно, и при этом сама по себе неглубокая, можно использовать желонку. В других случаях ее применение будет неэффективным. Если глубина в пределах 30м и более, вам понадобится и лебедка, и такой способ очистки потребует немалых усилий от двух крепких мужчин.

Желонка – отрезок трубы на тросе с сеткой в верхней части и отверстием снизу. Она опускается на дно, затем поднимается на высоту 0,5м и резко опускается. Внутрь набирается вода, внутри цилиндра расположен шар из металла, который через пару секунд поднимается, а затем опускается и закрывает отверстие. Такой цикл поднятия-опускания повторяется три-четыре раза, потом желонка поднимается и очищается от песка. Чтобы работать было удобнее, можно задействовать треногу. За раз в цилиндр попадает около 0,5 кг песка, так что, занимаясь очисткой таким способом, можно выяснить, как быстро скважина засоряется.

Фото и схема устройства желонки. Отзывы об этом способе очистки скважины бывают как позитивными, так и негативными. Кому-то такой способ чистки представляется очень трудоемким и неэффективным, кто-то только его и использует. Если вы можете изготовить желонку самостоятельно, лишних трат такая очистка не потребует, а это уже плюс

Самым эффективным способом для глубоких скважин является механизированная очистка. Лучший вариант – применение двух работающих парно насосов.

Глубинный, оборудованный нижним гидрозабором насос, находится на дне скважины. Он поднимает вверх воду с грязью и илом. Помпа, работающая с ним парно, подает воду для взбалтывания отложений под напором из резервуара. Чтобы чистка была действительно эффективной, шланг для отвода воды следует встряхивать и следить за тем, чтобы количество загрязнений не было слишком большим, если их концентрация в воде будет очень высокой, может произойти перегрев и даже поломка оборудования.

Оборудование нужно также подбирать правильно, подбор зависит от глубины, на которой находится вода. Вибронасосы используются, если глубина залегания вод – больше 10 метров.

Механизированная чистка скважины при помощи глубинного насоса и помпы, которая работаем с ним парно, признана наиболее эффективным способом. Здесь многое зависит от правильного подбора насосов, поэтому перед очисткой лучше посоветоваться со специалистами

Для чистки скважины можно вызвать пожарную машину. Используя пожарный рукав и напор под сильным давлением, можно очистить скважину за десять минут. Но способ этот дорогостоящий и опасный, от сильного давления могут повредиться фильтры и узлы системы. Этот способ рекомендуется применять при сильном загрязнении.

Как прочистить скважину на даче от песка и ила с помощью эрлифта? Метод состоит в использовании закона Архимеда. Чем по сути является скважина? Это сосуд с водой. В него помещается водоподъемная труба, в нижнюю часть которой при помощи воздушного компрессора подается сжатый воздух. В трубе образуется смесь из воздуха и пены. Водяной столб давит снизу на водоподъемную трубу – процесс начинается, его нужно контролировать, чтобы вода в очищаемой скважине не кончалась.

Так как низ трубы располагается почти на песке, песок с водой поднимается и поглощается водоподъемной трубой. Задача человека, занимающегося очисткой – следить за уровнем воды в скважине.

Очистка при помощи эрлифтного насоса – тоже эффективный способ. Сжатый воздух подается под давлением, на дне трубы ил, вода, мелкие камни поднимаются, поглощаются трубой и выталкиваются на поверхность

Как правило, скважины на участках неглубокие, и для очистки подойдет стандартный вибронасос или желонка. Если же глубина скважины значительная, можно попробовать метод механизированной очистки. При использовании рукава пожарной машины очистка скважины будет очень быстрой, но стоит это дорого. К сожалению, такой способ часто ведет к повреждениям, а это влечет за собой дополнительные затраты. Если основной источник воды у вас на даче – скважина, выбирайте удобный для вас способ чистки и периодически очищайте ее, чтобы перебоев с подачей воды не было, ведь вода на даче – главное условие комфортного пребывания.

Автор: sunflower12

Имея всего несколько простых предметов домашнего обихода, вы можете провести этот простой и увлекательный научный эксперимент, в котором дети увидят влияние давления воздуха в действии. Печатные инструкции, демонстрационное видео и понятное объяснение того, как это работает, включены ниже.

Как работает эксперимент?
Этот эксперимент работает благодаря атмосферному давлению! Атмосферное давление — это вес столба воздуха, давящего на площадь. Пока мы этого не чувствуем, воздух тяжелый! Вес воздуха, давит на все объекты на Земле, равен общему весу трех автомобилей! Причина, по которой мы не чувствуем этого экстремального веса, заключается в том, что молекулы воздуха равномерно толкаются во всех направлениях — вверх, вниз, в стороны, по диагонали. В этом эксперименте воздух, выталкиваемый из-под бумаги, достаточно силен, чтобы преодолеть вес воды, давящей на бумагу. Из-за того, что давление воздуха давит на карту, карта останется на стекле, и вода не будет проливаться.
Учтите, что хотя бумага останется на некоторое время, она пропитается водой и в конце концов упадет.
Больше удовольствия от науки
Если вам понравился этот эксперимент, то вам наверняка хватит и других интересных научных экспериментов, которые также подчеркивают силу воздуха.
Balloon Rocket – Сделать воздушный шар, который летит через комнату, как ракета
Держите полотенце сухим под водой – Используйте простую науку, чтобы сохранить бумажное полотенце сухим после погружения его в воду

Проденьте соломинку через сырой картофель – Да, вы можете легко проткнуть соломинкой через твердый сырой картофель
Надеюсь, вам понравился эксперимент. Вот несколько инструкций для печати:
Материалы
Стакан для питья
Вода
Толстый лист бумаги, достаточно длинный и широкий, чтобы закрыть всю горловину стакана. (Мы использовали кусок картона)
Большой контейнер или раковина
Инструкции
Начните с заполнения пустого стакана водой. Полезный совет: убедитесь, что вода полностью доходит до верха стакана. Если между водой и бумагой есть пространство, эксперимент не получится.
Аккуратно положите бумагу на верхнюю часть стакана.
Переместите стакан над емкостью или раковиной.
Аккуратно положите руку на бумагу, затем переверните стакан.

Уберите руку со дна и с изумлением наблюдайте, как бумага остается на стекле, а вода не выливается.
Measure Up with a Homemade Thermometer
Share on Facebook
Share on Twitter
Share on Reddit
Share on LinkedIn
Share via Email
Print
В этом сезоне вы отапливаете дом? Охлаждение? Вы можете отслеживать разницу температур внутри и снаружи с помощью самодельного термометра! Кредит: Джордж Рецек
Ключевые понятия
Температура
Измерение
Термическое расширение
Введение
Вы иногда стремитесь понять, как все работает? Или увлечены созданием полезных предметов и инструментов самостоятельно? Вы когда-нибудь представляли себе, что сможете построить свой собственный жидкостный термометр? Вы сможете использовать его, чтобы отслеживать, как температура меняется в зависимости от местоположения — в помещении или на улице.
Что окажется самым горячим местом в вашем доме? А что насчет самого крутого? Ваш собственный самодельный термометр сможет рассказать вам!
Фон
Жидкостные термометры веками использовались для измерения температуры. Они состоят из заполненного жидкостью резервуара на конце узкой трубки. Если температура жидкости в резервуаре повышается, она расширяется и поднимается в узкую трубку. Когда жидкость охлаждается, она сжимается, позволяя жидкости в трубке опускаться на более низкий уровень. Следовательно, высокий уровень жидкости в трубке указывает на более высокую температуру, а низкий уровень указывает на более низкую температуру. При калибровке термометра конкретные температуры, соответствующие уровням жидкости в узкой трубке, отмечаются на внешней стороне трубки. Теперь вы понимаете, как работает жидкостный термометр, но почему он работает?
Ученые называют тенденцию материи изменять объем в результате изменения температуры «тепловым расширением и сжатием». Газы резко расширяются и сжимаются. Жидкости тоже расширяются и сжимаются, но изменение их объема более умеренное. Даже твердые тела изменяют объем при нагревании или охлаждении. Например, в жаркий день мосты немного длиннее. Однако изменение объема твердых тел слишком тонкое, чтобы его можно было увидеть в обычном термометре. Теперь, когда вы больше знаете о жидкостных термометрах, пришло время приступить к их созданию!
Материалы
Соломинка для питья из прозрачного пластика
Линейка
Перманентный маркер с тонким наконечником
Маленькая пластиковая бутылка с узким горлышком и крышкой (хорошо подойдут маленькие бутылочки, например, для лекарств, пищевых красителей или ванильного экстракта.)
Вода
Медицинский спирт (Работайте в хорошо проветриваемом помещении и не оставляйте открытую бутылку медицинского спирта.)
Несколько капель красного, синего или зеленого пищевого красителя (лучше всего подойдет жидкий пищевой краситель).
Бумажные полотенца
Пластилин для лепки
Медицинская пипетка или шприц
Маленькая чаша
Горячая вода
Кубики льда
Приобретенный в магазине термометр (дополнительно)
Подготовка
Опорожните и вымойте маленькую пластиковую бутылку.
Прозрачная трубочка для питья станет узкой трубкой вашего термометра. Несмываемым маркером сделайте небольшие отметки на соломинке сверху вниз с интервалом в полсантиметра. Эти отметки будут служить отметками уровня на вашем термометре.
Глина для лепки закроет горлышко бутылки и удержит соломинку на месте. Лепите глину, пока она не станет мягкой и эластичной; затем сформируйте шар и расплющите его. Этот круглый плоский кусок глины должен быть больше горлышка вашей бутылки. Используйте свою соломинку, чтобы пробить отверстие в середине этого круглого куска глины, достаточно большое, чтобы сквозь него могла пройти солома. Удалите всю глину, забивающую соломинку.
Процедура
Добавьте медицинский спирт в бутылку, наполнив ее примерно наполовину. (Немедленно закройте бутылку со спиртом, чтобы свести к минимуму воздействие паров и испарений.)
Добавьте пару капель пищевого красителя в спирт, закройте бутылку и встряхните ее, чтобы жидкости хорошо перемешались. Как вы думаете, почему важно окрашивать жидкость?
Наполните пипетку или шприц цветным медицинским спиртом. Осторожно отложите пипетку или шприц с лекарством в сторону, желательно на бумажное полотенце, на случай, если вытечет какая-либо жидкость. Если уровень жидкости в вашей бутылке опустился ниже одной четверти, добавьте в бутылку еще немного медицинского спирта, чтобы уровень был от одной четверти до половины.
Проткните соломинку через отверстие в глине для лепки и поместите глину на горлышко бутылки, чтобы соломинка висела в бутылке. Отрегулируйте соломинку так, чтобы ее конец был погружен в жидкость, но не касался дна бутылки. Большая часть соломинки будет торчать из бутылки. Как вы думаете, почему соломинка не должна касаться дна вашей бутылки?
Используйте глину для лепки, чтобы запечатать горлышко бутылки и зафиксировать соломинку на месте. Важно: убедитесь, что глина образует плотное уплотнение вокруг соломинки и над горлышком бутылки, но не закрывайте отверстие соломинки. Воздух не должен попасть в бутылку. Можете ли вы назвать причину, по которой это так важно?
Капайте содержимое пипетки или шприца по капле в соломинку. Что происходит? Эта жидкость поднимается по соломинке и остается там?
Поскольку из бутылочки не может выходить воздух, давление воздуха внутри поддерживает постоянный уровень жидкости, и в соломинке может образоваться столб жидкости. Жидкость, стекающая по соломинке в резервуар, указывает на неисправность уплотнения в верхней части бутылочки. Если это произойдет, убедитесь, что глина образует воздухонепроницаемое уплотнение на горлышке бутылки и вокруг соломинки, и попробуйте еще раз.
Уровень жидкости в колонке должен достигать середины видимой части соломинки. При необходимости используйте пипетку или шприц, чтобы добавить в соломинку еще спирта (на этот раз подойдет неокрашенный).
Следите за уровнем жидкости в соломинке. Этот уровень указывает комнатную температуру. С помощью перманентного маркера нанесите на соломинку небольшой символ, указывающий уровень жидкости.
Чтобы проверить самодельный термометр, возьмитесь руками за основание бутылки и посмотрите, что произойдет. Будьте терпеливы, может пройти некоторое время, прежде чем жидкость в резервуаре приспособится к новой ситуации. Изменяется ли уровень жидкости в соломинке? Он сильно меняется или мало? Как вы думаете, почему это происходит?
Насколько изменится уровень жидкости при значительном нагреве бачка? Налейте немного воды из-под крана средней температуры в небольшую миску и поместите в нее резервуар для термометра. Дайте термометру немного времени поработать. Как изменяется уровень жидкости в соломинке? Изменилось ли оно больше, чем когда вы нагревали бутылку руками? Будьте внимательны и вынимайте термометр из водяной бани, если жидкость поднимется до уровня, близкого к верхнему краю соломинки. Как вы думаете, что могло заставить жидкость вытекать через край соломинки? Что бы вы могли изменить в своем термометре, чтобы этого не произошло?
Что, по вашему мнению, произойдет, когда резервуар остынет до температуры ниже комнатной?
Замените среднегорячую воду в чаше холодной водой. Добавьте в воду кубики льда, чтобы вода остыла до 0 градусов по Цельсию (32 градуса по Фаренгейту). Поместите резервуар термометра в ледяную воду и дайте термометру привыкнуть к новой ситуации. Что происходит? Это похоже или отличается от того, что вы ожидали? Может ли это измерение помочь вам добавить шкалу к вашему термометру?
Возьмите термометр с собой на экскурсию по дому или двору. Не забудьте дать ему время реагировать на каждую новую среду, имея в виду, что может не быть заметных различий, если температура в разных местах относительно одинакова. Совет: ищите участки с прямым солнечным светом для более теплых показаний. Какое место самое теплое? А что насчет самого крутого?
Дополнительно: Сделайте шкалу на термометре (также называемую «калибровкой» термометра) с помощью купленного в магазине термометра. Не могли бы вы использовать тот факт, что в этом диапазоне температур спирт расширяется на одинаковую величину для каждого полученного градуса температуры, чтобы упростить калибровку?
Дополнительно: Вы создали этот термометр с соломинкой определенной ширины. Попробуйте построить такой же термометр, только с более узкой или широкой соломинкой. Как вы ожидаете, что измерения будут отличаться? Будет ли этот новый термометр более или менее точным по сравнению с вашим первым термометром?
Дополнительно: Вы использовали медицинский спирт для термометра. Попробуйте сделать такой же термометр, используя воду в качестве жидкости. В отличие от воды, которая замерзает при 0°С и кипит при 100°С, медицинский спирт замерзает при -89°С и кипит при 82,5°С. Из какой жидкости вы бы сделали термометр для измерения температуры в морозильной камере? А на кухне что-нибудь приготовить на плите?

Наблюдения и результаты
Вы видели, как жидкость поднималась, когда вы нагревали резервуар, и опускалась, когда вы его охлаждали?
По мере повышения температуры жидкости в резервуаре он расширяется, и единственное место, куда может попасть жидкость, — вверх по узкой трубке. Если температура жидкости снижается, она сжимается, что позволяет большему количеству жидкости собираться в резервуаре. Затем уровень в узкой трубке падает до более низкого уровня. Когда термометр построен, каждый уровень в узкой трубке соответствует ровно одному объему жидкости и, следовательно, ровно одной температуре.
Более узкая трубка (соломинка) дает более точный термометр, потому что одно и то же расширение или сжатие жидкости вызывает подъем или опускание на более длинном расстоянии.