"מד אהבה" (Love Meter), או (Hand Boiler), הוא מתקן זכוכית בעל יכולת עמידה על משטח אופקי, המורכב משני כדורים חלולים, שמחוברים באמצעות צינור זכוכית דק, העובר מהכדור התחתון לכדור העליון (ראש), ומכיל נוזל צבוע הנמצא בכדור התחתון.

ניתן לראות דוגמה למתקן זה בתמונה:

כאשר מחזיקים את חלקו התחתון (המכיל את הנוזל) של המתקן ביד, רואים שהנוזל עולה במעלה הצינור הצר שבמרכזו, לכיוון הראש.

צעצוע זה, יכול לשמש להוראת מדעים ברמות שונות.

ראשית, לאחר הצגת פעולת הצעצוע, וההתנסות הראשונית, חשוב לדעת לשאול שאלות על המתקן, כמו לדוגמה:

• מדוע הנוזל עולה כלפי מעלה?
• האם זהו תהליך רתיחה?

ההסבר המדעי לפעולת המתקן:

באופן כללי, המתקן מורכב משני כדורים חלולים, המחוברים באמצעות צינורית פנימית דקה, המגיעה כמעט לתחתית הכדור התחתון (נמצאת תמיד בתוך הנוזל).

הכדור התחתון מכיל נוזל המתאדה בקלות (Volatile Liquid), כגון סוגים של אתר, כמו למשל: Diethyl Ether, או מתאנול (Methanol).

הסבר פעולת המכשיר:

בתוך המתקן, המרוקן מאוויר, החומר נמצא במצב שיווי משקל רק עם האדים שלו.

חום מכף היד המחזיקה את הכדור התחתון, מחמם את הנוזל הפנימי הצבוע, באמצעות חימום הזכוכית של הכדור התחתון.

הנוזל המתחמם מתאדה בקצב גבוה בכדור התחתון, והלחץ הגובר בו מאלץ את הנוזל לעלות במעלה הצינור הפנימי (הפתח היחיד דרכו יכול הנוזל לעבור).

לצפייה בסרטון קצר המדגים את פעולת המתקן, לחץ כאן.

הנוזל מתאדה (עובר ממצב צבירה נוזלי, למצב צבירה של גז).

ככול שכמות החום המועברת מכף היד לכדור התחתון רבה יותר, קצב עליית הנוזל מהיר יותר.

החומר שהיה בתחילה בתוך המתקן היה, בדרך כלל, מתילן כלוריד (Methylene Chloride). עקב בעיות רעילות הוחלף החומר בתערובת של חומרים עם תלות חזקה של לחץ האדים של החומר בטמפרטורה. בדרך כלל חומרים אלו מאופיינים על ידי טמפרטורת רתיחה נמוכה (מעט מעל טמפרטורת החדר). בפועל, הנוזל אינו מגיע למצב רתיחה, אלא להתאדות בקצב מהיר. בועות הגז מהכדור התחתון עוברות דרך הנוזל בצינורית, ונראה כאילו החומר רותח. בכדור העליון, הנמצא בטמפרטורה נמוכה יותר, האדים מתעבים (Condense) חזרה לנוזל.

מכיוון שאותה כמות חומר במצב צבירה של גז, ממלאת נפח גדול יותר מאשר במצב צבירה של נוזל, הלחץ בתוך הכדור התחתון גדל, ודוחף את הנוזל לעלות במעלה הצינור הפנימי, לכדור העליון. כידוע, נוזל נע ממקום של לחץ גבוה למקום של לחץ נמוך.

תנועת הנוזל כלפי מעלה מתרחשת כל זמן שקיים הפרש טמפרטורות מספיק, בין החלק התחתון לחלק העליון של המתקן.

עקב הקצב המהיר של תהליך האידוי, נראה הנוזל כאילו הוא רותח, ומעיד על היות האדם המחזיק אותו "יצור חם", המקביל ליצור בעל יכולת "לאהוב", ומכאן השם הפופולרי של המתקן. בדרך כלל, הנוזל צבוע בצבע אדום (המקובל כמסמל אהבה).

מבחינה מדעית, רואים כאן יישום לאחד מחוקי הגזים: חוק צארלס (Charles Law), המתאר את התנהגות כמות נתונה של חומר בתוך כלי עם נפח קבוע.

ניתן להדגים את פעולת המתקן גם באמצעות הפעולה ההפוכה: קירור חלקו העליון של המתקן, באמצעות קרח, או קרח יבש. פעולה זאת גורמת להתעבות של האדים בכדור העליון, ונוצר שוב הפרש לחצים, כאשר הלחץ בכדור העליון נהיה נמוך יותר מהלחץ בכדור התחתון.

להדגמת פעולה דרמטית של המתקן, מומלץ לקרר אותו לפני השימוש.