كيفية صناعة محرك بخار

تنزيل المقال

تنزيل المقال

عندما تظهر أمامك كلمتي "محرك بخار" يخطر إلى ذهنك صورة القطارات أو السيارات القديمة التي تعمل بالبخار ولكن الحقيقة هي أن هذه المحركات لها استخدامات أخرى غير وسائل النقل، إذ أن بداية هذا الاختراع ظهر في صورته البدائية لأول مرة منذ ألفي عام تقريبًا وكان أحد أهم مصادر الطاقة في القرون الثلاثة الماضية حيث أن التوربينات البخارية تصدر 80% أو أكثر من الطاقة الكهربائية في العالم. اصنع محرك البخار الخاص بك في المنزل حتى تستوعب القوى الفيزيائية المسئولة عن عمل محرك البخار وذلك باستخدام إحدى الطرق المذكورة أدناه.

الخطوات

طريقة 1

طريقة 1 من 2:

صناعة محرك البخار من علبة الصودا (للأطفال)

تنزيل المقال

1. 
   1
   اقطع علبة الألومنيوم بحيث يكون طولها 6.35 سم. استخدم قصاصات القصدير أو مقص قوي لتقوم بقطع أفقي سليم على بعد تقريبًا ثلث المساحة من قاعدة العلبة.
2. 
   2
   قم بثني وتجعيد الحواف بكماشة. قم بطي حافة العلبة إلى الداخل حتى لا تكون الحواف حادة واحذر من أن تجرح نفسك.
3. 
   3
   اضغط بأصبعك على قاعدة العلبة من الداخل حتى تجعلها مسطحة. يوجد في معظم علب الصودا قاعدة ذات تقوس إلى الداخل وعليك أن تضغط على القاعدة من داخل العلبة حتى تدفع بهذا البروز للخارج وتصير القاعدة مسطحة إما بأصابعك أو باستخدام زجاجة أو إناء صغير.
4. 
   4
   اصنع ثقبين على جانبي العلبة بحيث يكونا متقابلين ويكون الثقب الواحد على بعد 1.27 سم من الحافة. يمكنك استخدام خرامة ورق أو مطرقة ومسمار لثقب العلبة بحيث يكون قطر الثقب الواحد 3.175 سم.
5. 
   5
   ضع شمعة صغيرة في منتصف قاعدة العلبة. استخدم شمعة صغيرة وخفيفة موضوعة في كوب معدني أو بلاستيكي بحيث يمكن للشمع أن يسيح مع استمرارية اشتعال الفتيل، عليك الآن أن تجعد بعض من الرقائق المعدنية وتضعها أسفل الشمعة وحولها حتى تثبتها في مكانها. احرص على أن الكوب المعدني يحتوي الشمع حتى لا يسيح وينسكب في علبة الألومنيوم خاصتك.
6. 
   6
   قم بلف أنبوب نحاسي طوله يتراوح بين 15.24 و20.32 سم من المنتصف حول قلم رصاص مرتين أو ثلاث حتى يكون الأنبوب ملفوفًا حول القلم. ستجد أن الأنبوب النحاسي يلتف بسهولة حول القلم وستحتاج أن يكون الأنبوب طويلًا بما فيه الكفاية حتى يصل بين ثقبي العلبة، أي أن يكون طول الأنبوب على جانبي العقدة 5.08 سم لكل جانب.
7. 
   7
   أدخِل نهايتي الأنبوب في ثقبي العلبة. ثبّت الجزء الملفوف فوق فتيل الشمعة ثم حاول أن تكون العقدة في وسط العلبة وأن يكون الأنبوب من الجانبين على نفس الطول.
8. 
   8
   قم بثني نهايتي الأنبوب حتى تشكل زاوية 90 درجة باستخدام الكماشة. اثن الأجزاء المستقيمة من الأنبوب بحيث يكون الطرفين متعاكسين على جانبي العلبة ثم اثنهم مجددًا حتى يصلا لأسفل قاعدة العلبة. يجب أن يكون الشكل النهائي عبارة عن جزء ملفوف في المنتصف فوق الشمعة ثم يمتد الأنبوب لداخل العلبة في اتجاهين متعاكسين على جانبي العلبة.
9. 
   9
   ضع العلبة في وعاء به ماء بحيث ينغمس طرفي الأنبوب في الماء. يجب أن يطفو "مركبك" بسهولة وإن وجدت أن نهايتي الأنبوب لا تتعدى سطح المياه فيمكنك أن تضغط على العلبة لتقربها للماء أكثر ولكن احذر من أن تجعلها تغوص.
10. 
    10
    املأ الأنبوبة بالمياه. تعتبر أسهل طريقة لتنفيذ هذا هو أن تضع إحدى النهايتين في وعاء الماء ثم تشفط من النهاية الأخرى كما لو أنها قشة، أو يمكنك بدلًا من ذلك أن تسد إحدى الفتحتين بأصبعك ثم تثبت النهاية الأخرى المفتوحة تحت ماء الصنبور الجاري.
11. 
    11
    أشعِل الشمعة. ستبدأ المياه بعد فترة أن تسخن ثم تغلي داخل الأنبوب ثم عندما تبدأ المياه في التبخر ستندفع من النافورتين (نهايتي الأنبوب) وستجعل العلبة بأكملها تلتف في الوعاء.

طريقة 2

طريقة 2 من 2:

صناعة محرك بخار من علبة الطلاء (للكبار)

تنزيل المقال

1. 
   1
   قم بقطع ثقب مستطيل الشكل في قاعدة علبة طلاء ذات سعة جالون (4 لترات تقريبًا). قم بتحديد مستطيل بقياس 15 x 5 سم أفقيًا على جانب العلبة قرب القاعدة.

   • اعلم أنه يجب أن تكون هذه العلبة (والأخرى التي ستسخدمها) كانت تحتوي طلاء مصنوع فقط من البلاستيك وأن العلبة قد تم غسلها جيدًا بالماء والصابون قبل بدء التجربة.
2. 
   2
   اقطع قطعة من الشبك السلكي بمقياس 12 x 24 سم. قم بثني 6 سم في نهايتي الحافة ذات الطول 24 سم بحيث تطوي النهاية بزاوية 90 درجة للأسفل وستجد أنه تم تشكيل ما يشبه منصة مربعة الحجم بقياس 12 x 12 سم مع وجود "قدمين" بطول 6 متر. ضع الشبكة الحديدية داخل علبة الطلاء مع إنزال "القدمين" لأسفل ومحاذاتها مع حواف الثقب الذي صنعته.
3. 
   3
   اصنع ثقوبًا بشكل نصف دائرة حول محيط غطاء العلبة. ستقوم في النهاية بحرق فحم داخل هذه العلبة حتى تولد حرارة لمحرك البخار خاصتك ولهذا يجب توفير ما يكفي من الأكسجين حتى يحترق الفحم جيدًا، يجب عليك أن توفر تهوية لجهازك بصناعة ثقوب سواء بحفر أو ثقب ثقوب في شكل نصف دائرة على الحواف الخارجية لغطاء العلبة.

   • يجب أن يكون قطر ثقوب التهوية هذه حوالي 1 سم.
4. 
   4
   قم بلف أنبوب من النحاس. استخدم حوالي 6 متر من أنبوب نحاس ناعم قطره 0.64 سم ثم قم بقياس 30 سم من إحدى النهايتين ثم من هذه النقطة قم بلف الأنبوب 5 لفائف بحيث يكون قطر الواحدة 12 سم، ثم لف ما تبقى من الأنبوبة لتصنع حوالي عدد 15 من اللفائف قطر الواحدة 8 سم وسيتبقى لديك تقريبًا 20 سم من الأنبوب.
5. 
   5
   مرر كلتا نهايتي الأنبوب من خلال فتحات التهوية. قم بثني النهايتين باتجاه الأعلى ثم أدخِل كل طرف خلال أحد الثقوب الموجودة في الغطاء وإن وجدت أن طول الأنبوب لا يكفي فقد تحتاج إلى فك إحدى اللفائف قليلًا.
6. 
   6
   قم بإدخال اللفائف والفحم في علبة الطلاء. ضع لفائف النحاس فوق الشبكة الحديدية ثم املأ المساحة المحيطة داخل اللفائف بقوالب من الفحم وأحكِم إغلاق الغطاء.
7. 
   7
   اثقب ثقوب للأنابيب في علبة الطلاء الأصغر حجمًا. استخدم علبة طلاء سعتها الربع ثم قم بثقب ثقب قطره 1 سم في منتصف الغطاء ثم على جانب العلبة اثقب ثقبين قطرهما 1 سم، بحيث يكون أحدهما قرب القاعدة والآخر فوق قرب الغطاء.
8. 
   8
   أدخِل أنابيب بلاستيكية ذات قطعة فلين في الثقوب الموجودة على جانب العلبة الأصغر حجمًا. استخدم نهايتي أنبوب النحاس لصنع ثقوب في منتصف قطعتي الفلين ثم ضع أنبوبًا بلاستيكيًا قويًا بطول 25 سم داخل إحدى قطعتي الفلين ثم ضع أنبوبًا آخر بطول 10 سم في القطعة الأخرى من الفلين حتى يكونا ثابتين في مكانهما ويمتدا قليلًا من نهاية الفلين الأخرى، ثم ضع الفلين الحامل للأنبوب الأطول في الثقب السفلي لعلبة الطلاء الصغيرة أما القطعة الأخرى من الفلين ضعها في الثقب العلوي ثم ثبّت هذه الأنابيب في قطعتي الفلين بالمشابك.
9. 
   9
   وصّل أنبوب العلبة الكبرى بالعلبة الصغرى. ضع العلبة الصغرى فوق العلبة الكبرى على أن يكون الفلين ذو الأنبوب لا يواجه ثقوب التهوية المتواجدة أعلى العلبة ثم استخدم شريط لاصق معدني لتثبت الأنبوب البارز من قطعة الفلين السفلى بالأنبوب الممتد من أسفل لفائف النحاس، ثم قم بتثبيت الأنبوب البارز من قطعة الفلين العليا بالأنبوب الممتد من أعلى لفائف النحاس بنفس الطريقة.
10. 
    10
    قم بإدخال أنبوب النحاس خلال صندوق وصلات كهربائية. استخدم مطرقة ومفك حتى تزيل الجزء المركزي من صندوق وصلات كهربائي معدني دائري الشكل ثم ثبت مشبك كابل كهربائي إلى صندوق الوصلات الكهربائي مع ترك حلقة الاحتجاز في الداخل. قم بإدخال أنبوب نحاسي طوله 15 سم وقطره 1.27 سم إلى مشبك كابل الموصل بحيث يكون طرف الأنبوب بارز بضعة سنتيمترات أسفل صندوق الوصلات، ثم قم بثني حواف هذه النهاية إلى الداخل باستخدام مطرقة ثم أدخِل هذه النهاية من الأنبوب في الثقب المتواجد في غطاء العلبة الصغيرة.
11. 
    11
    أدخِل السيخ في قضيب التثبيت. استخدم سيخًا خشبيًا مثل ذلك المخصص للشواء قم ضعه في إحدى نهايتي قضيب تثبيت خشبي مفرّغ طوله 1.5 سم وقطره 0.95 سم، ثم ضع السيخ وقضيب التثبيت داخل الأنبوب النحاسي المتواجد في صندوق الوصلات الكهربائي بحيث يشير السيخ للأعلى.

    • يعتبر السيخ والقضيب المثبت بمثابة "مكبس" عندما تقوم بتشغيل المحرك ويمكنك أن تثبت ورقة صغيرة كأنها علم أعلى المكبس إن كنت تريد أن تراه بصورة أوضح.
12. 
    12
    جهّز المحرك للعمل. أزل صندوق الوصلات الكهربائي من العلبة الصغيرة العليا ثم املأها بالمياه واتركها لتبلل لفائف النحاس بالكامل حتى يكون ثلثي العلبة تقريبًا ممتلئ، ثم تفقد جميع الوصلات لترى إن كانت هناك أية تسريبات. ثبت غطاء العلبة الصغرى والكبرى بطرقهمها بالمطرقة ثم ثبت صندوق الوصلات في مكانه فوق العلبة العليا.
13. 
    13
    ابدأ في تشغيل المحرك. قم بتجعيد قطع من أوراق الجرائد ثم ضعهم في المساحة المغلقة بالشبكة المعدنية أسفل المحرك، وبعد أن تلامس الفحم اترك القوالب لتحترق لمدة تتراوح بين 20 و30 دقيقة ولاحظ أن البخار بدأ في الظهور في العلبة العليا، إذ أن الفحم يقوم بتسخين المياه المتواجدة في لفائف النحاس وستجد أن البخار يدفع القضيب المثبت والسيخ لأعلى بعد أن يصل للضغط المناسب وعند تفريغ هذا الضغط ستجد أن المكبس يهبط مرة أخرى لأسفل بفعل الجاذبية. قم بإزالة قطع من السيخ حسب المطلوب حتى تخفف من وزن المكبس إذ أنه سيرتفع أكثر كلما خف وزنه.

    • يُمكنك أن تُعجل من عملية التسخين باستخدام مجفف الشعر في اتجاه فتحات التهوية.
14. 
    14
    توخ الحذر. يتطلب صناعة محرك بخار بنفسك في المنزل تعامل حذر للغاية كما هو واضح ولذلك لا تقم بتشغيل المحرك في غرفة مغلقة أو حول مواد قابلة للاشتعال من أوراق الشجر الجافة أو الأشجار المتدلية. قم بتشغيل المحرك فوق سطح ثابت وقوي وغير قابل للاشتعال مثل الأسمنت، وإن كنت تنفذ هذا المشروع مع أطفال فاحرص على تواجد شخص بالغ معهم طوال الوقت ولا تترك الأطفال أو المراهقين يقتربون من المحرك أثناء احتراق الفحم، فإن كنت في شك من مدة سخونة المحرك فاعلم أنه على أية حال سيكون ساخنًا للغاية ولن تتمكن من لمسه.

    • تأكد أيضًا من سهولة تنفيس البخار من سخان المياه العلوي (العلبة الصغيرة) فإن علق المكبس في مكانه لأي سبب كان، فهذا من شأنه أن يكتم ضغطًا كبيرًا داخل العلبة الكبيرة وفي أسوأ الظروف سينفجر المحرك على نحو خطر.

أفكار مفيدة

• ضع محرك البخار في قارب بلاستيكي على أن تكون نهايتي الأنبوب داخل المياه حتى تصنع لعبة تعمل بالبخار ويمكنك أيضًا أن تقوم بقص قارب صغير من زجاجة صودا أو مُبيض بلاستيكية حتى يكون المشروع مناسب للبيئة.

تحذيرات

• لا توجه أبدًا نهايات الأنابيب تجاه أي شخص إن اضطررت إلى تعديل المحرك وهو على وضعية التشغيل إذ أن البخار والماء الساخن من شأنه أن يسبب حروق خطيرة.
• احرص على استخدام ملقاط أو كماشة أو قفازات الفرن عند التعامل مع المحرك وهو على وضعية التشغيل.
• لا تسد نهايات الأنبوب بأي طريقة غير أن تغرقها في الماء لأن الضغط الزائد من شأنه أن يجعل الأنبوب ينفجر ويسبب أضرارًا وخيمة مع العلم أن حدوث ذلك أمر غير شائع.
• لا تحاول بناء محرك بخار أكثر تعقيدًا باستخدام سخان المياه إلا إن كنت على دراية تامة بما تفعل، إذ أن انفجار سخان المياه له أن يتسبب في أضرار بالغة حتى وإن كان صغيرًا.

الأشياء التي ستحتاج إليها

محرك البخار المصنوع من علبة الصودا

• علبة صودا من الألومنيوم
• قصاصات قصدير أو مقص قوي
• كماشة
• خرامة أوراق
• شمعة
• رقائق ألومنيوم
• أنبوب من النحاس قطره 3.175 مم
• قلم رصاص أو قضيب مثبت
• مياه
• وعاء

محرك البخار المصنوع من علبة الطلاء

• علبة طلاء لها سعة 4 لترات تقريبًا "1 جالون". (يفضل أن تكون غير مستخدمة أو على الأقل مغسولة جيدًا بالماء والصابون)
• علبة طلاء سعتها ربع العلبة الأولى
• 6 متر من أنبوب النحاس بقطر 6.35 مم تقريبا
• شريط معدني لاصق
• قطعتي فلين
• صندوق وصلات كهربائي معدني دائري
• مشبك كابل متناسب مع صندوق الوصلات الكهربائي
• أنبوب من النحاس طوله 15 سم
• شبكة معدنية قياسها 12x24 سم
• أنبوب بلاستيك مقوى طوله 35 سم وقطره إما 6.35 مم أو 3.175 مم.
• مكابس الخراطيم من أجل الأنابيب البلاستيكية
• فحم الشواء (يفضل أن يكون من النوع القابل للاشتعال بالثقاب)
• سيخ شواء
• قضيب خشبي مفرغ ومفتوح من نهاية واحدة وطوله 1.5 سم
• مفك
• أداة شق
• مطرقة
• قصاصات قصدير/ مقص
• كماشة