Mi ćemo analizirati više iskustva sa klipnim usisnim vodama u cijevi. Na početku iskustva (Sl. 287), voda u cijevi i u šolji nalazi se na istom nivou, a klip se odnosi na vodu s svojom donjem površinom. Vodene preše na klip ispod atmosferskog pritiska koji djeluju na površini vode u čaši. Odozgo na klipu (mi ćemo razmotriti) bez težine) također utječe na atmosferski pritisak. Sa svoje strane, klip na zakon jednakosti djelovanja i opozicije djeluje na vodu u cijevi, stavljajući pritisak na njen jednak atmosferskom pritisku koji djeluje na površini vode u čašicu.

Sl. 287. usisna voda u cijev. Početak iskustva: Klip je na nivou vode u šolji

Sl. 288. A) Isto kao na slici. 287, ali prilikom povišenog klipa, b) tabela pritiska

Sada ćemo podići klip za neku visinu; Da biste to učinili, morat će primijeniti silu na njega, režirati gore (Sl. 288, a). Atmosferski tlak će se smetati u cijev nakon klipa; Sada će vodeni post dodirnuti klip, pritisnutim na nju s manjom silom, i.e. da imamo manje pritiska na nju nego prije. U skladu s tim, suprotni pritisak klipa na vodi u cijevi bit će manji. Atmosferski pritisak koji djeluje na površinu vode u čaši istovremeno će se izjednačiti pritiskom klipnim klipom preklopljenim pritiskom koji se generira vodenim stupcem u cijevi.

Na slici. 288, B prikazuje raspored pritiska u rastućim vodama u cijevi. Podižemo klip na veliku visinu - voda će se i podići, nakon klipa, a vodeni stup će postati veći. Pritisak uzrokovan težinom stupa će se povećati; Stoga će se pritisak klipa na gornjem kraju stupa smanjiti, jer bi oba tlaka u iznosu i dalje trebala dati atmosferski pritisak. Sada će voda biti blizu klipa. Da biste držali klip na mjestu, potrebno je sada primijeniti veliku čvrstoću: Kada će klip klipa klip, tlak vode na donjoj površini klipa biti sve u manjoj mjeri da bi se uravnotvorio atmosferski tlak na gornjoj površini.

Što se događa ako, uzimajući dovoljno cijevi za duljinu, podignite klip viši i viši? Pritisak vode na klip će biti postavljen sve manje i manje; Konačno, tlak vode na klip i pritisak klipa na vodi pretvorit će se u nulu. Uz ovu visinu posta, pritisak uzrokovan vodom u cijevi bit će jednak atmosferi. Izračun koji predstavljamo u sljedećem odlomku pokazuje da visina vodenog stuba mora biti 10,332 m (pri normalnom atmosferskom pritisku). Sa daljnjim porastom klipa, nivo vodene stupce neće se povećavati, jer vanjski tlak ne može uravnotežiti veći stup: prazan prostor ostaje između vode i donje površine klipa (Sl. 289, a).

Sl. 289. A) Isto kao na slici. 288, ali prilikom podizanja klipa iznad granične visine (10,33 m). b) Tabela pritiska za takav položaj klipa. c) U stvarnosti, stup vode ne doseže punu visinu, jer vodena parova ima pritisak od oko 20 mm na sobnoj temperaturi. Art. I u skladu s tim smanjuje gornji nivo stupa. Stoga istinski raspored ima rez vrh. Za jasnoću, pritisak vodene pare pretjerano

U stvari, ovaj prostor neće biti prilično prazan: bit će ispunjen zrakom koji se razlikuje od vode, u kojem se uvijek ne lagano rastvara zrak; Pored toga, u ovom prostoru će biti vodene pare. Stoga, pritisak u prostoru između klipa i vodenog stupca neće biti baš nula, a taj će pritisak malo spustiti visinu stupa (Sl. 289, b).

Dnevna pitanja o tome zašto pumpe ne mogu sisati tekućinu iz dubine dubine više od 9 metara, mogao bih napisati članak o tome.
Za pokretanje male povijesti:
1640. u Italiji, vojvoda Toskan odlučio je dogovoriti fontanu na terasi svoje palače. Za snabdijevanje vodom iz jezera, izgrađen je cjevovod i pumpa velike dužine, koja prije toga nije izgrađena. Ali ispostavilo se da sistem ne radi - voda u njemu je porasla samo na 10,3 m iznad nivoa rezervoara.

Nitko nije mogao objasniti šta je slučaj, sve dok student Galilee-a - E. Toicelli ne izrazi ideju da voda u sistemu raste pod utjecajem težine atmosfere, koja preša na površini jezera. Vodeni stup s visinom od 10,3 m tačno uravnotežuje ovaj pritisak, a samim tim se voda ne uzdiže iznad. Toricelli je uzeo staklenu cijev s jednim zapečaćenim krajnim i drugim otvorenim i napunili ga živom. Zatim je prstom gurnuo rupu i okrenuo telefon, spustio ga otvorenim krajem plovila napunjenom živom. Merkur se nije izlio iz cijevi, ali samo se malo spustio.
Merkurno post u cijevi instaliran je na nadmorskoj visini od 760 mm iznad površine žive u posudi. Težina stupca žive u 1 cm2 je 1.033 kg, odnosno tačno jednaka težini vodenog stupca istog dijela sa visinom od 10,3 m. To je s takvom silom atmosfere koja daje svakom kvadratnom centimetru bilo koje površine, uključujući naše površinsko tijelo.

Slično tome, ako u iskustvu sa žive umjesto u cijevi sipa vodu, tada će vodni stup biti visok 10,3 metra. Zato ne prave vodene barometre, jer Bili bi previše glomazni.

Pritisak stupca tekućine (P) jednak je proizvodu ubrzanja slobodnog pada (g), gustoće tečnosti (ρ) i visine tečnog stupca:

Atmosferski tlak na razini mora (p) Uzmite u obzir jednake 1 kg / cm2 (100 kPa).
Napomena: U stvari, pritisak je 1.033 kg / cm2.

Gustina vode na temperaturi od 20 ° C iznosi 1000 kg / m3.
Ubrzanje slobodnog pada - 9,8 m / s2.

Iz ove formule može se vidjeti da je manji atmosferski tlak (P), tekućina (tj. Što je viši nivo mora, na primjer, u planinama, može apsorbirati pumpu s manjom dubinom mora).
Takođe, iz ove formule može se videti da je manja gustina tečnosti, što je više s većom dubinom, i obrnuto, sa većom gustoćom, dubina usisavanja će se smanjiti.

Na primjer, isti živa, u idealnim uvjetima, može se podići s visine ne više od 760 mm.
Predviđam pitanje: Zašto se u proračunima ispalo po stup tekućine sa visinom od 10,3 m, a pumpe sisaju samo 9 metara?
Odgovor je sasvim jednostavan:
- Prvo, izračun se vrši u idealnim uvjetima,
- Drugo, svaka teorija ne daje apsolutno precizne vrijednosti, jer Empirijske formule.
- I treće, uvijek postoje gubici: u usisnoj liniji, u pumpi, u vezama.
Oni. Nije moguće u konvencionalnim vodenim pumpama za stvaranje pražnjenja dovoljnim za uzdizanje vode.

Dakle, kakvi se zaključci iz svega mogu učiniti:
1. Pumpa ne usisava tekućinu, ali stvara samo pražnjenje na svom unosu (I.E. smanjuje atmosferski tlak u usisnoj liniji). Voda je ekstrudirana u atmosferskom tlaku pumpe.
2. Što je veća gustoća tečnosti (na primjer, s velikim sadržajem pijeska u njemu), manja visina usisanja.
3. Izračunajte visinu usisavanja (H), znajući koji pražnjenje stvara pumpu i gustoću tečnosti od formule:
h \u003d p / (ρ * g) - x,

gdje je p atmosferski pritisak - gustoća tečnosti. G je ubrzanje slobodnog pada, x je vrijednost gubitaka (m).

Napomena: Formula se može koristiti za izračunavanje visine usisavanja u normalnim uvjetima i temperaturama do + 30 ° C.
Također želimo dodati da visina usisavanja (općenito) ovisi o viskoznosti tečnosti, dužini i promjera cjevovoda i temperaturi tečnosti.

Na primjer, s povećanjem temperature tečnosti na + 60 ° C, visina usisa se smanjuje gotovo dva puta.
To je zato što se povećava pritisak zasićenih pare u tečnosti.
U bilo kojoj tečnosti uvijek se nalaze mjehurići za zrak.
Mislim da su svi vidjeli kako kada se kuhaju, prvi se mjeri pojavljuju, a zatim se pojave, a javljaju se ključanje. Oni. Prilikom ključanja pritisak u mjehurićima za zrak postaje više od atmosferske.
Pritisak zasićenih pare je pritisak u mjehurićima.
Povećanje pritiska zasićenih pare dovodi do činjenice da tečnost povećava niži pritisak. A pumpa, samo stvara smanjeni atmosferski pritisak u autoputevima.
Oni. Prilikom sisa tekućine na visokoj temperaturi moguće je prokuhati u cjevovodu. I nikakve pumpe ne mogu sisati kipuću tekućinu.
Evo, generalno, to je sve.

I najzanimljivije je da se sve to odvijali na lekciji fizike prilikom proučavanja teme "atmosferski pritisak".
Ali pošto čitate ovaj članak, i naučili ste nešto novo, onda je to "prošao" ;-)

Kalkulator je dizajniran za izračunavanje nepoznate vrijednosti prema unaprijed određenom, koristeći formulu tlačnog tlaka tekućine.
Sama formula:

Kalkulator vam omogućava da pronađete

• pritisak stupca tekućine prema poznatoj gustoći tečnosti, visine tečnog stupca i ubrzanja slobodnog pada
• visina stupa tečnosti prema poznatom pritisku tečnosti, gustoće tečnosti i ubrzanju slobodnog pada
• gustoća tečnosti na poznatom tlaku tečnosti, visina stupca tekućine i ubrzanja slobodnog pada
• ubrzanje slobodnog pada poznatim pritiskom tekućine, gustoće tečnog gustoće i tekućim stupskom visinom

Izlaz formule za sve slučajeve je trivijalni. Za zadanu gustoću, vrijednost gustoće vode koristi se za ubrzanje slobodnog pada - Zemljino ubrzanje i za pritisak - vrijednost jednaka tlaku u jednoj atmosferi. Mala teorija, kao i obično, ispod kalkulatora.

visina gustine pritiska ubrzanje slobodnog pada

Pritisak u tečnosti

Visina tečnog stupa, m

Gustina tečnosti, kg / m3

Ubrzanje slobodnog pada, m / s2

Hidrostatski pritisak - Vodootporni pritisak preko uvjetnog nivoa.

Formula hidrostatskog pritiska prikazuje se dovoljno

Iz ove formule jasno je da pritisak ne ovisi o području plovila ili njenom obliku. To ovisi samo o gustoći i visini stupca određene tekućine. Iz koje slijedi da povećanjem visine plovila možemo stvoriti prilično visok pritisak s malom volumenom.
1648. ovo je pokazalo Blaze Pascal. Stavio je zatvorenu cijev, napunjen vodom, uska cijev i, koja se diže na balkon drugog kata, izlila je log u ovu cijev. Zbog male debljine cijevi, voda u kojoj se ruzila na visoku visinu, a pritisak u bačvi toliko se povećavao da bi bilovi učvršćivali, a ona nije bila pukla.

Takođe vodi do ovog fenomena kao hidrostatskog paradoksa.

Hidrostatski paradoks - Fenomen u kojem se snaga tlaka težine izliva u posudu tečnosti na dno posude može se razlikovati od težine tečnosti. U posudama sa povećanjem presjeka prema gore, pritisak pritiska na dnu plovila manji je od težine tečnosti, u posudama sa smanjenjem sile, sila pritiska na dnu plovila je veća nego težina tečnosti. Moć pritiska tekućine na dnu plovila jednaka je težini tečnosti samo za cilindričnu posudu.

Na vrhu je na vrhu, pritisak na dnu posude u svim slučajevima isti je i ne ovisi o težini izlivene tečnosti, ali samo sa svog nivoa. Uzrok hidrostatskog paradoksa je taj što tekuće preša ne samo na dnu, već i na zidovima plovila. Pritisak tekućine na nagnutom zidu ima vertikalnu komponentu. U produženju vrha posude usmjeren je prema dolje, u suženju posude, usmjeren je prema gore. Težina tekućine u plovilu bit će jednaka zbroj vertikalnih komponenti pritiska tekućine u cijelom unutarnjem dijelu plovila

Mi ćemo analizirati više iskustva sa klipnim usisnim vodama u cijevi. Na početku iskustva (Sl. 287), voda u cijevi i u šolji nalazi se na istom nivou, a klip se odnosi na vodu s svojom donjem površinom. Vodene preše na klip ispod atmosferskog pritiska koji djeluju na površini vode u čaši. Odozgo na klipu (mi ćemo razmotriti) bez težine) također utječe na atmosferski pritisak. Sa svoje strane, klip na zakon jednakosti djelovanja i opozicije djeluje na vodu u cijevi, stavljajući pritisak na njen jednak atmosferskom pritisku koji djeluje na površini vode u čašicu.

Sl. 287. usisna voda u cijev. Početak iskustva: Klip je na nivou vode u šolji

Sl. 288. A) Isto kao na slici. 287, ali prilikom povišenog klipa, b) tabela pritiska

Sada ćemo podići klip za neku visinu; Da biste to učinili, morat će primijeniti silu na njega, režirati gore (Sl. 288, a). Atmosferski tlak će se smetati u cijev nakon klipa; Sada će vodeni post dodirnuti klip, pritisnutim na nju s manjom silom, i.e. da imamo manje pritiska na nju nego prije. U skladu s tim, suprotni pritisak klipa na vodi u cijevi bit će manji. Atmosferski pritisak koji djeluje na površinu vode u čaši istovremeno će se izjednačiti pritiskom klipnim klipom preklopljenim pritiskom koji se generira vodenim stupcem u cijevi.

Na slici. 288, B prikazuje raspored pritiska u rastućim vodama u cijevi. Podižemo klip na veliku visinu - voda će se i podići, nakon klipa, a vodeni stup će postati veći. Pritisak uzrokovan težinom stupa će se povećati; Stoga će se pritisak klipa na gornjem kraju stupa smanjiti, jer bi oba tlaka u iznosu i dalje trebala dati atmosferski pritisak. Sada će voda biti blizu klipa. Da biste držali klip na mjestu, potrebno je sada primijeniti veliku čvrstoću: Kada će klip klipa klip, tlak vode na donjoj površini klipa biti sve u manjoj mjeri da bi se uravnotvorio atmosferski tlak na gornjoj površini.

Što se događa ako, uzimajući dovoljno cijevi za duljinu, podignite klip viši i viši? Pritisak vode na klip će biti postavljen sve manje i manje; Konačno, tlak vode na klip i pritisak klipa na vodi pretvorit će se u nulu. Uz ovu visinu posta, pritisak uzrokovan vodom u cijevi bit će jednak atmosferi. Izračun koji predstavljamo u sljedećem odlomku pokazuje da visina vodenog stuba mora biti 10,332 m (pri normalnom atmosferskom pritisku). Sa daljnjim porastom klipa, nivo vodene stupce neće se povećavati, jer vanjski tlak ne može uravnotežiti veći stup: prazan prostor ostaje između vode i donje površine klipa (Sl. 289, a).

Sl. 289. A) Isto kao na slici. 288, ali prilikom podizanja klipa iznad granične visine (10,33 m). b) Tabela pritiska za takav položaj klipa. c) U stvarnosti, stup vode ne doseže punu visinu, jer vodena parova ima pritisak od oko 20 mm na sobnoj temperaturi. Art. I u skladu s tim smanjuje gornji nivo stupa. Stoga istinski raspored ima rez vrh. Za jasnoću, pritisak vodene pare pretjerano

U stvari, ovaj prostor neće biti prilično prazan: bit će ispunjen zrakom koji se razlikuje od vode, u kojem se uvijek ne lagano rastvara zrak; Pored toga, u ovom prostoru će biti vodene pare. Stoga, pritisak u prostoru između klipa i vodenog stupca neće biti baš nula, a taj će pritisak malo spustiti visinu stupa (Sl. 289, b).

Opisano iskustvo je vrlo nezgrapan zbog velike visine vodenog stupca. Ako bi ovo iskustvo ponovilo, zamijenivši vodu Merkura, tada bi visina stupa bila znatno manja. Međutim, umjesto cijevi sa klipom, mnogo je pogodnije za korištenje uređaja opisanog u sljedećem odlomku.

173.1. Koja maksimalna usisna pumpa visine može podići živu u cijevi ako je atmosferski tlak jednak?