محاكاة المداخن الحرارية المائية للأرض في وقت مبكر في بيئة الانحدار الحراري

الطباعة ثلاثية الأبعاد يسمح مكثف التبريد لأساليب تجريبية وضعت سابقا ليتم تعديلها بسهولة للتحكم في درجة الحرارة. ويمكن بعد ذلك مشاركة التصاميم الرقمية وتعديلها وطباعتها بسهولة من قبل أي باحث لديه إمكانية الوصول إلى طابعة ثلاثية الأبعاد. ويمكن استخدام هذه الطريقة لمحاكاة العمليات الحرارية المائية على الأرض، ولكن يمكن استخدامها أيضا لمحاكاة الأحداث الحرارية المائية على قمر المشتري يوروبا أو قمر زحل إنسيلادوس.

الطريقة التي طورناها تجمع بين مجموعة متنوعة من المكونات بطريقة فريدة من نوعها. ستسمح المظاهرة البصرية للطلاب والباحثين المهتمين بإعادة إنتاج أو تكييف هذه الأساليب لمعرفة كيفية تجميع وتشغيل الجهاز التجريبي. تبدأ بوضع thermistor في وضع مستقر على مقاعد البدلاء الجانبية أقرب إلى غطاء الدخان ممكن.

أدخل جانب USB من كبل محول RS-232 في منفذ USB للكمبيوتر وقم بتوصيل السلك بمأخذ توصيل الطاقة. تشغيل الطاقة ل thermistor و برنامج thermistor على الكمبيوتر. تحقق من كابلات الشريط وتأكد من أنها متصلة بشكل صحيح إلى دبابيس على pinouts كابل RS-232.

بمجرد الاتصال، تأكد من قراءة الإخراج بنسبة 100٪ في الأشرطة الحمراء. عندما تومض thermistor قياسات الفاصل الزمني المتكرر تغيير وقت الفاصل الزمني إلى 60 ثانية. في مربع خيارات وحدة التحكم باتجاه الأسفل، احذف ثانية واحدة ثم قم بالتغيير إلى 60 ثانية.

ثم انقر على OK زر. انقر على الزر البيضاوي بجوار شعار الشركة المسمى مقياس تلقائي. لاحظ السطر الأصفر الذي يظهر قراءات درجة الحرارة.

داخل منطقة المؤامرة، انقر بزر الماوس الأيمن لضبط المؤامرة ترضيك، مثل التحجيم وفؤوس X و Y. انقر بزر الماوس الأيمن على منطقة الرسم وانقر على التصدير إلى Excel قبل بدء قراءة جديدة. حفظ بيانات درجة الحرارة والوقت في جدول البيانات التي تم إنشاؤها تلقائيا من قبل البرنامج.

ضع مسبار thermistor المعدني في وعاء المحيط الزجاجي داخل المكثف. تأكد من تعيين المسبار إلى جانب الزجاج ثم قم بتغطية الزجاج بالبارافيلم. ملء دلو متوسطة الحجم مع الماء حتى منتصف الطريق، ووضع دلو داخل مقلاة بلاستيكية وإضافة الجليد إلى الماء حتى كامل تقريبا.

ضع خراطيم القطع البلاستيكية اثنين على طرفي مضخة المياه. لاحظ أن فتحة المضخة الرأسية هي المكان الذي سيتم فيه صب الماء لبدء الفتيل ، والفتح الأفقي هو المكان الذي يتم فيه إخراج الماء. قم بتوصيل المضخة بمقبس طاقة، ولكن اترك الموصلات الكهربائية مفتوحة.

قم بتوصيل الخرطوم البلاستيكي الأفقي بمنفذ المكثف الأعلى المواجه لليمين وتأكد من أن الخرطوم طويل بما يكفي للوصول إلى دلو الثلج. قم بتوصيل خرطوم بلاستيكي قطع آخر بمنفذ المكثف الأيسر. ضع هذا الخرطوم فوق دلو الماء المثلج الذي سيتم فيه إخراج الماء من المكثف.

صب الماء البارد من خلال خرطوم متصلة الفتحة الرأسية للمضخة. عندما تكون المضخة مليئة بالماء، وتصل إلى كل وسيلة لمنفذ مكثف، تزج خرطوم في حمام الماء المثلج، وعلى الفور توصيل الموصلات الكهربائية. قم بتشغيل المضخة لبدء تدفق المياه عبر المكثف ، وملء الدلو بالثلج ، ووضع ميزان حرارة في الدلو للتحقق من درجة الحرارة.

استمر في إضافة المزيد من الثلج للحفاظ على الماء في درجة حرارة باردة واستخراج بعض الماء الأكثر دفئا. التفاف لوحة حول حقنة كبريتيد والمسمار بحزم على اثنين من المشابك المعدنية حول لوحة. صب واحد أو اثنين من حلول المحيطات في السفن المدخنة الجاهزة.

صب محلول المحيط واحد في قارورة الزجاج مع مكثف والآخر في وعاء درجة حرارة الغرفة مع عدم وجود مكثف، مع التأكد من عدم تحريك مسبار درجة الحرارة. بدء الحقن والبدء في تسجيل درجة حرارة المحيط على thermistor. بمجرد دوران الماء من خلال المكثف ، سيبدأ مسبار درجة حرارة الثيرمستور في عرض الانخفاض في درجة الحرارة داخل المحيط.

وبمجرد وصول السائل الحراري المائي إلى قارورة المحيط، بدأ هيكل الرواسب المعدنية في التشكل الذي ازداد سمكا وأطول طوال مدة الحقن. حلول أكثر تركيزا من الكبريتيد يسمح لرواسب معدنية أطول وأكثر متانة. وفي بعض الحالات، لم يشكل أي هيكل سوى حساء معدني من كبريتيد سائل يستقر في نهاية المطاف كرواسب.

في التدرج الحراري المدخنة التجارب مع هياكل مدخنة الصلبة كبريتيد الحديد عموما لم تتجمع وكذلك فعلوا في درجة حرارة الغرفة. وكانت المداخن في درجة الحرارة الانحدار سلسلة مثل وضعيفة في الطبيعة. في حين أن نتائج التدرج غير الحراري كان لها هياكل شبه دائمة أكثر.

وينطبق الشيء نفسه عندما تم تسخين السائل الحراري المائي. وتمكنت مدخنة كبريتيد الحديد الصلب من التشكل بين محلول حراري مائي بدرجة حرارة الغرفة وسيمولانت المحيط البارد بتركيزات أكبر من الكبريتيد والحديد. كما تم اختبار تأثير الانحدار الحراري على نمو مداخن هيدروكسيد الحديد.

في حين أن تجربة هيدروكسيد الحديد درجة حرارة الغرفة أنتجت مدخنة قوية تترسب، أسفرت تجربة التدرج الحراري في كمية أقل من المواد المدخنة التي لم تتجمع عموديا. بعد هذا الإجراء، يمكن استكشاف مجموعة واسعة من الكيمياء وتدرجات درجة الحرارة لفهم دور تدرجات درجة الحرارة بشكل أفضل على هذه الأنظمة الكيميائية الديناميكية.