Vi vil analysere mere erfaring med stempelsugningsvandet i røret. I begyndelsen af \u200b\u200boplevelsen (fig. 287) er vand i røret og i koppen på samme niveau, og stemplet vedrører vandet med sin nedre overflade. Vandpresser til stemplet fra under atmosfærisk tryk, der virker på overfladen af \u200b\u200bvandet i koppen. Fra oven på stempelet (vi vil overveje det vægtløse) påvirker også atmosfærisk tryk. For sin del handler stempelet på loven om handling og oppositionen på vand i røret, idet tryk på det svarer til atmosfærisk tryk, der virker på overfladen af \u200b\u200bvand i koppen.

Fig. 287. Sugevand ind i røret. Begyndelse af erfaring: Stemplet er på niveauet af vand i koppen

Fig. 288. a) det samme som i fig. 287, men når hævet stempel, b) trykdiagram

Vi vil nu hæve stemplet til en vis højde; For at gøre dette skal det anvende kraft til det, rettet op (figur 288, A). Atmosfærisk tryk vil rive vand i røret efter stemplet; Nu vil vandposten røre stemplet, presses mod det med en mindre kraft, dvs. at have mindre pres på det end før. Følgelig vil det modsatte stempeltryk på vandet i røret være mindre. Det atmosfæriske tryk, der virker på overfladen af \u200b\u200bvandet i koppen, vil samtidigt udformes af trykket med et stempel foldet med et tryk frembragt af en vandkolonne i røret.

I fig. 288, b viser en trykplan i de stigende farvande i røret. Vi rejser stempelet til en stor højde - vand vil også stige, efter stemplet, og vandstollen bliver højere. Trykket forårsaget af søjlen vil stige; Derfor vil stempeltrykket på toppen af \u200b\u200bsøjlen falde, da begge disse tryk i mængden stadig skal gives atmosfærisk tryk. Nu vil vandet være tæt på stemplet. For at holde stempelet på plads, er det nødvendigt at nu anvende stor styrke: Når stempelstempelstemplet skal vandtrykket på stempelets nedre overflade være i høj grad for at afbalancere atmosfæretrykket på dets øvre overflade.

Hvad sker der, hvis, at tage et tilstrækkeligt længde rør løft stemplet er højere og højere? Vandtrykket på stemplet vil blive lavet mindre og mindre; Endelig bliver vandtrykket på stemplet og trykket på stempelet på vandet til nul. Med denne højde af stolpen vil trykket forårsaget af vand i røret være lig med atmosfærisk. Beregningen, som vi præsenterer i næste afsnit, viser, at vandkolonnenes højde skal være 10,332 m (ved normalt atmosfærisk tryk). Med en yderligere stigning i stempelet vil vandkolonnen ikke stige, da det eksterne tryk ikke er i stand til at afbalancere en højere søjle: et tomt rum forbliver mellem vandet og stempelets nedre overflade (fig. 289, en).

Fig. 289. a) det samme som i fig. 288, men når du løfter stemplet over grænsens højde (10,33 m). b) Trykdiagram for en sådan stempelposition. c) I virkeligheden når en søjle af vand ikke fuld højde, da vanddampen har et tryk på ca. 20 mm stuetemperatur ved stuetemperatur. Kunst. Og reducerer derfor toppen af \u200b\u200bsøjlen. Derfor har den sande tidsplan en snit top. For klarhed, vanddamptryk overdrevet

Faktisk vil dette rum ikke være ret tomt: det vil blive fyldt med luft skelnet fra vand, hvor der altid er en lidt opløst luft; Derudover vil der være vanddamp i dette rum. Derfor vil trykket i rummet mellem stemplet og vandkolonnen ikke nøjagtigt nul, og dette tryk vil let nedsætte søjlens højde (fig. 289, b).

Daglige spørgsmål om, hvorfor pumperne ikke kan suge væske fra en dybde på mere end 9 meter godt, kunne jeg skrive en artikel om den.
At starte en lille historie:
I 1640 i Italien besluttede hertugen Toscan at arrangere en springvand på hans palads terrasse. For at levere vand fra søen blev der bygget en pipeline og en pumpe i en stor længde, som før det ikke blev bygget. Men det viste sig, at systemet ikke virker - vandet i det steg kun til 10,3 m over reservoirniveauet.

Ingen kunne forklare, hvad der er tilfældet, indtil Galilea's studerende - E. Toricelli ikke udtrykte tanken om, at vandet i systemet stiger under indflydelse af sværhedsgraden af \u200b\u200batmosfæren, som presser på overfladen af \u200b\u200bsøen. Vandkolonnen med en højde på 10,3 m, balancerer nøjagtigt dette tryk, og derfor stiger vandet ikke ovenfor. Toricelli tog et glasrør med en forseglet ende og en anden åben og fyldt den med kviksølv. Derefter skubbede han hullet med sin finger og drejede telefonen, sænket den med en åben ende til et fartøj fyldt med kviksølv. Kviksølv hældede ikke ud af røret, men kun lidt faldt.
Mercuryposten i røret blev installeret i en højde på 760 mm over kviksølvoverfladen i beholderen. Vægten af \u200b\u200bkviksølvkolonnen i 1 cm2 er 1.033 kg, det vil sige nøjagtigt lig med vægten af \u200b\u200bvandkolonnen i samme sektion med en højde på 10,3 m. Det er med en sådan atmosfære kraft, der giver hver kvadratcentimeter af enhver overflade, herunder vores overflade krop.

Tilsvarende, hvis i oplevelsen med kviksølv i stedet for det i røret hælde vand, så vil vandpolen være 10,3 meter høj. Derfor gør de ikke vandbarometre, fordi De ville være for besværlige.

Trykket af væskekolonnen (P) er lig med produktet af accelerationen af \u200b\u200bfrit fald (g), densiteten af \u200b\u200bvæsken (ρ) og højden af \u200b\u200bvæskekolonnen:

Atmosfærisk tryk på havniveauet (P) tager at overveje svarende til 1 kg / cm2 (100 kPa).
BEMÆRK: Faktisk er trykket 1,033 kg / cm2.

Vanddensitet ved en temperatur på 20 ° C er 1000 kg / m3.
Acceleration af frit fald - 9,8 m / s2.

Fra denne formel kan det ses, at jo mindre det atmosfæriske tryk (P), væsken (dvs. jo højere niveauet af havet, for eksempel i bjergene, kan absorbere pumpen med en mindre dybde af havet).
Fra denne formel kan det også ses, at jo mindre væsketætheden, desto mere med en større dybde kan du pumpe den, og omvendt, med en større tæthed, vil dybden af \u200b\u200bsugning falde.

For eksempel kan det samme kviksølv under ideelle betingelser hæves fra en højde på højst 760 mm.
Jeg forudser spørgsmålet: Hvorfor i beregningerne viste en stang af en væske med en højde på 10,3 m, og pumper suger kun 9 meter?
Svaret er ret simpelt:
- For det første foretages beregningen under ideelle forhold,
- For det andet giver nogen teori ikke helt præcise værdier, fordi Empiriske formler.
- Og for det tredje er der altid tab: I sugeledningen i pumpen i forbindelser.
De der. Det er ikke muligt i konventionelle vandpumper at skabe en udledning, der er tilstrækkelig til vand, der stiger ovenfor.

Så, hvilke konklusioner fra alt dette kan gøres:
1. Pumpen suger ikke væsken, men skaber kun en udladning på dens indgang (dvs. reducerer atmosfæretrykket i sugeledningen). Vand ekstruderes i pumpen atmosfærisk tryk.
2. Jo større tætheden af \u200b\u200bvæsken (for eksempel med et stort indhold af sand i det), desto mindre er sugningshøjden.
3. Beregn højden af \u200b\u200bsugning (H), idet man ved, hvilken udladning skaber en pumpe og væskens tæthed med formlen:
h \u003d p / (ρ * g) - x,

hvor P er atmosfærisk tryk - væskens tæthed. G er en acceleration af frit fald, X er værdien af \u200b\u200btab (m).

Bemærk: Formlen kan bruges til at beregne højden af \u200b\u200bsugning under normale forhold og temperaturer op til + 30 ° C.
Vi ønsker også at tilføje, at sugningshøjden (generelt) afhænger af viskositeten af \u200b\u200bvæsken, rørledningens længde og diameter og temperaturen af \u200b\u200bvæsken.

For eksempel, med en stigning i væsketemperaturen til + 60 ° C, falder sugens højde næsten to gange.
Dette skyldes, at trykket af mættede dampe i væsken stiger.
I en hvilken som helst væske er der altid luftbobler.
Jeg tror, \u200b\u200bat alle så, hvordan man koger, vises små bobler først, som derefter øges, og kogning forekommer. De der. Ved kogning bliver trykket i luftbobler mere end atmosfærisk.
Trykket af mættede dampe er trykket i bobler.
En stigning i trykket af mættede dampe fører til, at væsken øger ved lavere tryk. Og pumpen skaber bare et reduceret atmosfærisk tryk i motorveje.
De der. Når du sutter væske ved høj temperatur, er det muligt at koge det i rørledningen. Og ingen pumper kan suge kogende væske.
Her er generelt det hele.

Og det mest interessante er, at alt dette vi alle fandt sted på lektionen af \u200b\u200bfysik, når man studerede emnet "atmosfærisk tryk".
Men da du læser denne artikel, og har lært noget nyt, så blev det "bestået" ;-)

Regnemaskinen er designet til beregning af en ukendt værdi i henhold til en forudbestemt ved anvendelse af en fluidkolonne tryk trykformel.
Formula selv:

Kalkulator giver dig mulighed for at finde

• trykket af væskekolonnen ifølge den kendte tæthed af væske, højden af \u200b\u200bden flydende søjle og accelerationen af \u200b\u200bdet frie fald
• højden af \u200b\u200bvæskestollen ifølge det kendte tryk af væsken, væsketætheden og accelerationen af \u200b\u200bdet frie fald
• tætheden af \u200b\u200bvæsken ved kendt væsketryk, højden af \u200b\u200bvæskekolonnen og accelerationen af \u200b\u200bdet frie fald
• acceleration af frit fald ved kendt væsketryk, væsketæthed og væskestolhøjde

Udgangen af \u200b\u200bformlen for alle tilfælde er trivial. For standarddensiteten bruges værdien af \u200b\u200bvanddensitet til at accelerere det frie fald - jordens acceleration og til tryk - værdien svarende til trykket i en atmosfære. En lille teori som sædvanlig under regnemaskinen.

trykdensitetshøjde acceleration af frit fald

Tryk i væske

Flydende søjlehøjde, m

Væskedensitet, kg / m3

Acceleration af frit fald, m / s2

Hydrostatisk tryk - Vandtæt pres over det betingede niveau.

Formlen for hydrostatisk tryk vises nok

Fra denne formel er det klart, at trykket ikke afhænger af fartøjets område eller dets form. Det afhænger kun af tætheden og højden af \u200b\u200bsøjlen af \u200b\u200ben bestemt væske. Fra hvilket det følger, at vi ved at øge skibets højde kan skabe et ret højt tryk med et lille volumen.
I 1648 demonstrerede dette Blaze Pascal. Han lagde i en lukket tønde, fyldt med vand, et smalt rør og stiger til balkonen på anden sal, hældte vandkruset ind i dette rør. På grund af rørets lille tykkelse steg vandet i den i høj højde, og trykket i tønde steg så meget, at tyrens fastgørelser ikke kunne holde det, og hun sprængte.

Det fører også til dette fænomen som et hydrostatisk paradoks.

Hydrostatisk paradoksalt - Fænomen, hvor vægttrykket hældes i væskens beholder til bunden af \u200b\u200bbeholderen, kan afvige fra væskens vægt. I fartøjerne med et stigende opadgående tværsnit er trykket af trykket på bunden af \u200b\u200bbeholderen mindre end vægten af \u200b\u200bvæsken, i beholderne med en faldende kraft, trykkraften på bunden af \u200b\u200bbeholderen er større end vægten af \u200b\u200bvæsken. Kraften af \u200b\u200bvæsketrykket på bunden af \u200b\u200bbeholderen svarer til vægten af \u200b\u200bvæsken kun til den cylindriske beholder.

I billedet øverst er trykket på bunden af \u200b\u200bbeholderen i alle tilfælde det samme og afhænger ikke af vægten af \u200b\u200ben hældt væske, men kun fra dets niveau. Årsagen til det hydrostatiske paradoks er, at væsken presser ikke kun på bunden, men også på beholderens vægge. Væsketrykket på den skrånende væg har en lodret komponent. I forlængelse af toppen af \u200b\u200bfartøjet er den rettet ned i et indsnævringsbeholder, det er rettet opad. Vægten af \u200b\u200bvæsken i beholderen vil være lig med summen af \u200b\u200bde vertikale bestanddele af væsketrykket over hele beholderens indre område

Vi vil analysere mere erfaring med stempelsugningsvandet i røret. I begyndelsen af \u200b\u200boplevelsen (fig. 287) er vand i røret og i koppen på samme niveau, og stemplet vedrører vandet med sin nedre overflade. Vandpresser til stemplet fra under atmosfærisk tryk, der virker på overfladen af \u200b\u200bvandet i koppen. Fra oven på stempelet (vi vil overveje det vægtløse) påvirker også atmosfærisk tryk. For sin del handler stempelet på loven om handling og oppositionen på vand i røret, idet tryk på det svarer til atmosfærisk tryk, der virker på overfladen af \u200b\u200bvand i koppen.

Fig. 287. Sugevand ind i røret. Begyndelse af erfaring: Stemplet er på niveauet af vand i koppen

Fig. 288. a) det samme som i fig. 287, men når hævet stempel, b) trykdiagram

Vi vil nu hæve stemplet til en vis højde; For at gøre dette skal det anvende kraft til det, rettet op (figur 288, A). Atmosfærisk tryk vil rive vand i røret efter stemplet; Nu vil vandposten røre stemplet, presses mod det med en mindre kraft, dvs. at have mindre pres på det end før. Følgelig vil det modsatte stempeltryk på vandet i røret være mindre. Det atmosfæriske tryk, der virker på overfladen af \u200b\u200bvandet i koppen, vil samtidigt udformes af trykket med et stempel foldet med et tryk frembragt af en vandkolonne i røret.

I fig. 288, b viser en trykplan i de stigende farvande i røret. Vi rejser stempelet til en stor højde - vand vil også stige, efter stemplet, og vandstollen bliver højere. Trykket forårsaget af søjlen vil stige; Derfor vil stempeltrykket på toppen af \u200b\u200bsøjlen falde, da begge disse tryk i mængden stadig skal gives atmosfærisk tryk. Nu vil vandet være tæt på stemplet. For at holde stempelet på plads, er det nødvendigt at nu anvende stor styrke: Når stempelstempelstemplet skal vandtrykket på stempelets nedre overflade være i høj grad for at afbalancere atmosfæretrykket på dets øvre overflade.

Hvad sker der, hvis, at tage et tilstrækkeligt længde rør løft stemplet er højere og højere? Vandtrykket på stemplet vil blive lavet mindre og mindre; Endelig bliver vandtrykket på stemplet og trykket på stempelet på vandet til nul. Med denne højde af stolpen vil trykket forårsaget af vand i røret være lig med atmosfærisk. Beregningen, som vi præsenterer i næste afsnit, viser, at vandkolonnenes højde skal være 10,332 m (ved normalt atmosfærisk tryk). Med en yderligere stigning i stempelet vil vandkolonnen ikke stige, da det eksterne tryk ikke er i stand til at afbalancere en højere søjle: et tomt rum forbliver mellem vandet og stempelets nedre overflade (fig. 289, en).

Fig. 289. a) det samme som i fig. 288, men når du løfter stemplet over grænsens højde (10,33 m). b) Trykdiagram for en sådan stempelposition. c) I virkeligheden når en søjle af vand ikke fuld højde, da vanddampen har et tryk på ca. 20 mm stuetemperatur ved stuetemperatur. Kunst. Og reducerer derfor toppen af \u200b\u200bsøjlen. Derfor har den sande tidsplan en snit top. For klarhed, vanddamptryk overdrevet

Faktisk vil dette rum ikke være ret tomt: det vil blive fyldt med luft skelnet fra vand, hvor der altid er en lidt opløst luft; Derudover vil der være vanddamp i dette rum. Derfor vil trykket i rummet mellem stemplet og vandkolonnen ikke nøjagtigt nul, og dette tryk vil let nedsætte søjlens højde (fig. 289, b).

Den beskrevne oplevelse er meget besværlig på grund af den høje højde af vandkolonnen. Hvis denne oplevelse ville gentage, erstatte kviksølvens vand, så ville højden af \u200b\u200bsøjlen være betydeligt mindre. I stedet for et rør med et stempel er det imidlertid meget mere hensigtsmæssigt at bruge enheden beskrevet i det næste afsnit.

173.1. Hvilken maksimal højde sugepumpe kan hæve kviksølv i røret, hvis atmosfæretrykket er ens?