Atunci când cumpărați o pasăre, chiar și ca fermier fără experiență, merită să arătați o grijă și precauție deosebită. Atunci când alegeți un cocoș, merită să vă uitați în primul rând la starea păsării și la aspectul ei, deoarece acesta este primul indicator care indică dacă pasărea este sănătoasă sau nu. Cocoșul trebuie să fie viguros, să stea cu încredere în picioare și să se miște fără probleme vizibile. După cum poate fi deja clar, atunci când alegeți un cocoș, în primul rând, ar trebui să acordați atenție aspectului său. Iată cum să alegi singur un cocoș.
În plus, atunci când examinezi un cocoș, merită să-i verifici bine capul. Este foarte important să ascultați respirația păsării, dacă are dificultăți în timpul acestui proces, dacă are vreo deteriorare în nări, iar aerul emis de cocoș să nu fie cu niciun miros. După ce este verificată respirația, merită să examinați creasta păsării. Un cocoș sănătos ar trebui să aibă un pieptene roșu aprins. Dacă pasărea este sănătoasă, nu este înfricoșător să gătești orice fel de mâncare din ea, prin urmare, poți învăța cum să gătești un cocoș din cărți.
Atunci când aleg un cocoș, fermierii acordă o mare importanță penajului acestuia, deoarece penele unui cocoș sănătos trebuie să fie netede și strălucitoare, fără defecte. Labele cocoșului ar trebui să fie la fel de netede, ar trebui să existe numărul corect de degete pe labe și fiecare dintre ele ar trebui să aibă o gheară. Când examinați labele unui cocoș, trebuie să examinați bine pintenii. La tineri, pintenii sunt aproape invizibili, la adulți, dimpotrivă, sunt mari. În timpul pregătirii cocoșului, labele acestuia sunt îndepărtate. Înainte de a găti, ar trebui să întrebați cum să gătiți corect un cocoș.
În plus, atunci când cumpărați un cocoș, este indicat să acordați atenție prezenței unei limbi în pasăre și ca ciocul acesteia să fie sănătos, fără defecte, și să se închidă corect, fără suprapunere. Atunci când alegeți și cumpărați o pasăre, trebuie să înțelegeți cum să distingeți un cocoș bătrân de unul tânăr. Este logic că cocoșii tineri și cei adulți diferă prin fizicul lor. Un cocoș tânăr este mai mic și mai mic, în timp ce un adult, dimpotrivă, are un corp mai masiv.
Este foarte important să ne amintim că, dacă există cocoși cu cinci degete pe labă și nu patru, atunci aceasta nu este o abatere, este doar o rasă complet diferită. Penajul cocoșilor diferă în funcție de vârstă. La cocoșii adulți, este mai dens și are un luciu lucios; la cocoșii tineri, penajul este mai tern. Un pui se poate distinge de un cocoș prin creasta de pe cap. Iată cum să determinați dacă o anumită pasăre este un pui sau un cocoș.
Când cumpărați un cocoș, ar trebui să acordați atenție spatelui și posturii lui. Creasta cocoșului trebuie să fie uniformă, fără cocoașe vizibile. Coada și penajul din apropiere trebuie să fie, de asemenea, fără defecte și în stare bună. Merită să alegeți un cocoș sănătos și bine îngrijit, care va fi consumat ulterior. Cei care nu au gătit carne de pasăre înainte le pot întreba pe gospodinele cu experiență cum să gătească un cocoș de casă. De fapt, nu este greu.
Bărbat pe schiuri și fără ele.
Pe zăpadă afanată, o persoană merge cu mare dificultate, scufundându-se adânc la fiecare pas. Dar, după ce a pus schiurile, poate merge, aproape fără să cadă în el. De ce? Pe schiuri sau fără schiuri, o persoană acționează pe zăpadă cu aceeași forță egală cu propria greutate. Totuși, efectul acestei forțe este diferit în ambele cazuri, deoarece suprafața pe care omul apasă este diferită, cu și fără schiuri. Suprafața schiului este de aproape 20 de ori suprafața tălpii. Prin urmare, stând pe schiuri, o persoană acționează pe fiecare centimetru pătrat al suprafeței de zăpadă cu o forță de 20 de ori mai mică decât stând pe zăpadă fără schiuri.
Elevul, fixând cu nasturi un ziar pe tablă, acționează asupra fiecărui buton cu aceeași forță. Cu toate acestea, un buton cu un capăt mai ascuțit este mai ușor de introdus în copac.
Aceasta înseamnă că rezultatul acțiunii unei forțe depinde nu numai de modulul, direcția și punctul de aplicare a acesteia, ci și de aria suprafeței pe care este aplicată (perpendiculară pe care acționează).
Această concluzie este confirmată de experimente fizice.
Experiență Rezultatul acestei forțe depinde de ce forță acționează pe unitatea de suprafață a suprafeței.
Unghiile trebuie bătute în colțurile unei plăci mici. Mai întâi, punem cuiele înfipte în placă pe nisip cu vârfurile în sus și punem o greutate pe placă. În acest caz, capetele unghiilor sunt doar ușor presate în nisip. Apoi întoarceți placa și puneți cuiele pe vârf. În acest caz, zona de sprijin este mai mică, iar sub acțiunea aceleiași forțe, unghiile se adâncesc în nisip.
Experienţă. A doua ilustrație.
Rezultatul acțiunii acestei forțe depinde de ce forță acționează asupra fiecărei unități de suprafață.
În exemplele luate în considerare, forțele au acționat perpendicular pe suprafața corpului. Greutatea persoanei era perpendiculară pe suprafața zăpezii; forta care actioneaza asupra butonului este perpendiculara pe suprafata tablei.
Valoarea egală cu raportul forței care acționează perpendicular pe suprafață și aria acestei suprafețe se numește presiune.
Pentru a determina presiunea, este necesar să se împartă forța care acționează perpendicular pe suprafață la suprafața:
presiune = forta / suprafata.
Să notăm mărimile incluse în această expresie: presiune - p, forța care acționează asupra suprafeței, - F si suprafata S.
Apoi obținem formula:
p = F/S
Este clar că o forță mai mare care acționează pe aceeași zonă va produce mai multă presiune.
Unitatea de presiune este considerată presiunea care produce o forță de 1 N care acționează pe o suprafață de 1 m 2 perpendiculară pe această suprafață..
unitate de presiune - newton pe metru pătrat(1 N/m2). În onoarea savantului francez Blaise Pascal se numeste pascal Pa). Prin urmare,
1 Pa = 1 N/m2.
Se mai folosesc și alte unități de presiune: hectopascal (hPa) și kilopascal (kPa).
1 kPa = 1000 Pa;
1 hPa = 100 Pa;
1 Pa = 0,001 kPa;
1 Pa = 0,01 hPa.
Să notăm starea problemei și să o rezolvăm.
Dat : m = 45 kg, S = 300 cm 2; p = ?
În unități SI: S = 0,03 m 2
Decizie:
p = F/S,
F = P,
P = g m,
P= 9,8 N 45 kg ≈ 450 N,
p\u003d 450 / 0,03 N / m 2 \u003d 15000 Pa \u003d 15 kPa
„Răspuns”: p = 15000 Pa = 15 kPa
Modalități de reducere și creștere a presiunii.
Un tractor cu omidă greu produce pe sol o presiune egală cu 40-50 kPa, adică doar de 2-3 ori mai mult decât presiunea unui băiat care cântărește 45 kg. Acest lucru se datorează faptului că greutatea tractorului este distribuită pe o suprafață mai mare datorită antrenării omizii. Și noi am stabilit asta cu cât aria suportului este mai mare, cu atât presiunea produsă de aceeași forță asupra acestui suport este mai mică .
În funcție de faptul dacă trebuie să obțineți o presiune mică sau mare, aria de suport crește sau scade. De exemplu, pentru ca solul să reziste la presiunea unei clădiri în curs de ridicare, aria părții inferioare a fundației este mărită.
Anvelopele pentru camioane și șasiul avioanelor sunt mult mai late decât mașinile de pasageri. Anvelopele deosebit de largi sunt fabricate pentru mașinile concepute pentru a călători în deșerturi.
Mașinile grele, cum ar fi un tractor, un tanc sau o mlaștină, având o zonă mare de rulare a șenilor, trec prin teren mlăștinos prin care o persoană nu poate trece.
Pe de altă parte, cu o suprafață mică, se poate genera o presiune mare cu o forță mică. De exemplu, apăsând un buton într-o placă, acționăm asupra acestuia cu o forță de aproximativ 50 N. Deoarece aria vârfului butonului este de aproximativ 1 mm 2, presiunea produsă de acesta este egală cu:
p \u003d 50 N / 0,000001 m 2 \u003d 50.000.000 Pa \u003d 50.000 kPa.
Spre comparație, această presiune este de 1000 de ori mai mare decât presiunea exercitată de un tractor cu omidă pe sol. Mai multe astfel de exemple pot fi găsite.
Lama sculelor de tăiere și perforare (cuțite, foarfece, freze, ferăstrău, ace etc.) este ascuțită special. Marginea ascuțită a unei lame ascuțite are o zonă mică, astfel încât chiar și o forță mică creează multă presiune și este ușor să lucrați cu un astfel de instrument.
Dispozitivele de tăiere și perforare se găsesc și în fauna sălbatică: aceștia sunt dinți, gheare, ciocuri, țepi etc. - toate sunt realizate din material dur, neted și foarte ascuțit.
Presiune
Se știe că moleculele de gaz se mișcă aleatoriu.
Știm deja că gazele, spre deosebire de solide și lichide, umplu întregul vas în care se află. De exemplu, un cilindru de oțel pentru depozitarea gazelor, un tub de anvelopă de mașină sau o minge de volei. În acest caz, gazul exercită presiune asupra pereților, fundului și capacului cilindrului, camerei sau oricărui alt corp în care se află. Presiunea gazului se datorează altor motive decât presiunea unui corp solid pe un suport.
Se știe că moleculele de gaz se mișcă aleatoriu. În timpul mișcării lor, se ciocnesc între ele, precum și cu pereții vasului în care se află gazul. Există multe molecule în gaz și, prin urmare, numărul impacturilor lor este foarte mare. De exemplu, numărul de impacturi ale moleculelor de aer într-o cameră pe o suprafață de 1 cm 2 în 1 s este exprimat ca un număr de douăzeci și trei de cifre. Deși forța de impact a unei molecule individuale este mică, acțiunea tuturor moleculelor asupra pereților vasului este semnificativă - creează presiunea gazului.
Asa de, presiunea gazului pe pereții vasului (și asupra corpului plasat în gaz) este cauzată de impactul moleculelor de gaz. .
Luați în considerare următoarea experiență. Puneți o minge de cauciuc sub clopotul pompei de aer. Conține o cantitate mică de aer și are o formă neregulată. Apoi pompăm aerul de sub clopot cu o pompă. Învelișul mingii, în jurul căreia aerul devine din ce în ce mai rarefiat, se umflă treptat și ia forma unei mingi obișnuite.
Cum să explic această experiență?
Pentru depozitarea și transportul gazului comprimat se folosesc butelii speciale din oțel durabil.
În experimentul nostru, moleculele de gaz în mișcare lovesc continuu pereții mingii în interior și în exterior. Când aerul este pompat afară, numărul de molecule din clopotul din jurul carcasei mingii scade. Dar în interiorul mingii numărul lor nu se schimbă. Prin urmare, numărul de impacturi ale moleculelor pe pereții exteriori ai carcasei devine mai mic decât numărul de impacturi pe pereții interiori. Balonul este umflat până când forța de elasticitate a carcasei sale de cauciuc devine egală cu forța de presiune a gazului. Învelișul mingii ia forma unei mingi. Asta arată că gazul apasă pe pereții lui în mod egal în toate direcțiile. Cu alte cuvinte, numărul de impacturi moleculare pe centimetru pătrat de suprafață este același în toate direcțiile. Aceeași presiune în toate direcțiile este caracteristică unui gaz și este o consecință a mișcării aleatorii a unui număr mare de molecule.
Să încercăm să reducem volumul de gaz, dar astfel încât masa acestuia să rămână neschimbată. Aceasta înseamnă că în fiecare centimetru cub de gaz vor fi mai multe molecule, densitatea gazului va crește. Apoi, numărul de impacturi ale moleculelor pe pereți va crește, adică presiunea gazului va crește. Acest lucru poate fi confirmat de experiență.
Pe imagine A Este prezentat un tub de sticlă, al cărui capăt este acoperit cu o peliculă subțire de cauciuc. Un piston este introdus în tub. Când pistonul este împins, volumul de aer din tub scade, adică gazul este comprimat. Filmul de cauciuc se umflă spre exterior, indicând că presiunea aerului din tub a crescut.
Dimpotrivă, odată cu creșterea volumului aceleiași mase de gaz, numărul de molecule din fiecare centimetru cub scade. Acest lucru va reduce numărul de impacturi asupra pereților vasului - presiunea gazului va deveni mai mică. Într-adevăr, atunci când pistonul este scos din tub, volumul de aer crește, filmul se îndoaie în interiorul vasului. Aceasta indică o scădere a presiunii aerului în tub. Aceleași fenomene s-ar observa dacă în loc de aer în tub ar fi orice alt gaz.
Asa de, când volumul unui gaz scade, presiunea acestuia crește, iar când volumul crește, presiunea scade, cu condiția ca masa și temperatura gazului să rămână neschimbate.
Cum se modifică presiunea unui gaz atunci când este încălzit la un volum constant? Se știe că viteza de mișcare a moleculelor de gaz crește atunci când sunt încălzite. Mișcându-se mai repede, moleculele vor lovi mai des pereții vasului. În plus, fiecare impact al moleculei asupra peretelui va fi mai puternic. Ca urmare, pereții vasului vor experimenta mai multă presiune.
Prin urmare, Presiunea unui gaz într-un vas închis este mai mare cu cât temperatura gazului este mai mare, cu condiția ca masa gazului și volumul să nu se modifice.
Din aceste experimente se poate concluziona că presiunea gazului este mai mare, cu atât mai des și mai puternic moleculele lovesc pereții vasului .
Pentru depozitarea și transportul gazelor, acestea sunt foarte comprimate. În același timp, presiunea acestora crește, gazele trebuie închise în cilindri speciali, foarte durabili. Astfel de cilindri, de exemplu, conțin aer comprimat în submarine, oxigen folosit la sudarea metalelor. Desigur, trebuie să ne amintim întotdeauna că buteliile de gaz nu pot fi încălzite, mai ales când sunt umplute cu gaz. Pentru că, așa cum înțelegem deja, o explozie poate avea loc cu consecințe foarte neplăcute.
legea lui Pascal.
Presiunea este transmisă în fiecare punct al lichidului sau gazului.
Presiunea pistonului este transmisă în fiecare punct al lichidului care umple bila.
Acum gaz.
Spre deosebire de solide, straturile individuale și particulele mici de lichid și gaz se pot mișca liber unul față de celălalt în toate direcțiile. Este suficient, de exemplu, să suflați ușor la suprafața apei într-un pahar pentru a determina apa să se miște. Ondulele apar pe un râu sau lac la cea mai mică adiere.
Mobilitatea particulelor de gaz și lichid explică acest lucru presiunea produsă asupra lor se transmite nu numai în direcția forței, ci în fiecare punct. Să luăm în considerare acest fenomen mai detaliat.
Pe imagine, A este descris un vas care conține un gaz (sau lichid). Particulele sunt distribuite uniform în vas. Vasul este închis de un piston care se poate mișca în sus și în jos.
Aplicând o anumită forță, să facem pistonul să se miște puțin spre interior și să comprimăm gazul (lichidul) direct sub el. Apoi particulele (moleculele) vor fi localizate în acest loc mai dens decât înainte (Fig., b). Datorită mobilității particulelor de gaz se vor deplasa în toate direcțiile. Ca urmare, aranjarea lor va deveni din nou uniformă, dar mai densă decât înainte (Fig. c). Prin urmare, presiunea gazului va crește peste tot. Aceasta înseamnă că presiunea suplimentară este transferată tuturor particulelor unui gaz sau lichid. Deci, dacă presiunea asupra gazului (lichidului) lângă pistonul în sine crește cu 1 Pa, atunci în toate punctele interior presiunea gazului sau lichidului va fi mai mare decât înainte cu aceeași cantitate. Presiunea pe pereții vasului, pe fund și pe piston va crește cu 1 Pa.
Presiunea exercitată asupra unui lichid sau gaz este transmisă în orice punct în mod egal în toate direcțiile .
Această afirmație se numește legea lui Pascal.
Pe baza legii lui Pascal, este ușor de explicat următoarele experimente.
Figura prezintă o sferă goală, cu găuri mici în diferite locuri. De bilă este atașat un tub, în care este introdus un piston. Dacă trageți apă în minge și împingeți pistonul în tub, atunci apa va curge din toate găurile din minge. În acest experiment, pistonul apasă pe suprafața apei din tub. Particulele de apă de sub piston, condensându-se, își transferă presiunea către alte straturi aflate mai adânc. Astfel, presiunea pistonului este transmisă în fiecare punct al lichidului care umple bila. Ca urmare, o parte din apă este împinsă din minge sub formă de fluxuri identice care curg din toate găurile.
Dacă mingea este umplută cu fum, atunci când pistonul este împins în tub, fluxuri identice de fum vor începe să iasă din toate găurile mingii. Aceasta confirmă că și gazele transmit presiunea produsă asupra lor în mod egal în toate direcțiile.
Presiune în lichid și gaz.
Sub greutatea lichidului, fundul de cauciuc al tubului se va lăsa.
Lichidele, ca toate corpurile de pe Pământ, sunt afectate de forța gravitației. Prin urmare, fiecare strat de lichid turnat într-un vas creează presiune cu greutatea sa, care, conform legii lui Pascal, se transmite în toate direcțiile. Prin urmare, în interiorul lichidului există presiune. Acest lucru poate fi verificat prin experiență.
Turnați apă într-un tub de sticlă, a cărui gaură de jos este închisă cu o peliculă subțire de cauciuc. Sub greutatea lichidului, fundul tubului se va îndoi.
Experiența arată că, cu cât coloana de apă este mai mare deasupra peliculei de cauciuc, cu atât se lasă mai mult. Dar de fiecare dată după ce fundul de cauciuc se lasă, apa din tub ajunge la echilibru (se oprește), deoarece, pe lângă gravitație, forța elastică a peliculei de cauciuc întins acționează asupra apei.
Forțe care acționează asupra peliculei de cauciuc |
sunt aceleași pe ambele părți. |
Ilustrare.
Partea inferioară se îndepărtează de cilindru din cauza presiunii asupra acestuia din cauza gravitației.
Să coborâm un tub cu fund de cauciuc, în care se toarnă apă, într-un alt vas, mai larg, cu apă. Vom vedea că pe măsură ce tubul este coborât, pelicula de cauciuc se îndreaptă treptat. Îndreptarea completă a filmului arată că forțele care acționează asupra acestuia de sus și de jos sunt egale. Îndreptarea completă a peliculei are loc atunci când nivelurile apei din tub și din vas coincid.
Același experiment poate fi efectuat cu un tub în care o peliculă de cauciuc închide deschiderea laterală, așa cum se arată în figura a. Scufundați acest tub de apă într-un alt vas cu apă, așa cum se arată în figură, b. Vom observa că pelicula se îndreaptă din nou de îndată ce nivelurile apei din tub și din vas sunt egale. Aceasta înseamnă că forțele care acționează asupra foliei de cauciuc sunt aceleași din toate părțile.
Luați un vas al cărui fund poate cădea. Să-l punem într-un borcan cu apă. În acest caz, fundul va fi apăsat strâns pe marginea vasului și nu va cădea. Este presat de forța presiunii apei, îndreptată de jos în sus.
Vom turna cu grijă apă în vas și vom urmări fundul acestuia. De îndată ce nivelul apei din vas coincide cu nivelul apei din borcan, aceasta va cădea departe de vas.
În momentul separării, o coloană de lichid din vas apasă în jos pe fund, iar presiunea este transmisă de jos în sus spre fundul aceleiași coloane de lichid în înălțime, dar situată în borcan. Ambele presiuni sunt aceleași, dar fundul se îndepărtează de cilindru datorită acțiunii propriei gravitații asupra acestuia.
Experimentele cu apă au fost descrise mai sus, dar dacă luăm orice alt lichid în loc de apă, rezultatele experimentului vor fi aceleași.
Deci, experimentele arată asta în interiorul lichidului există presiune, iar la același nivel este aceeași în toate direcțiile. Presiunea crește odată cu adâncimea.
Gazele nu diferă în acest sens de lichide, deoarece au și greutate. Dar trebuie să ne amintim că densitatea unui gaz este de sute de ori mai mică decât densitatea unui lichid. Greutatea gazului din vas este mică, iar în multe cazuri presiunea „greutății” acestuia poate fi ignorată.
Calculul presiunii lichidului pe fundul și pereții vasului.
Calculul presiunii lichidului pe fundul și pereții vasului.
Luați în considerare cum puteți calcula presiunea unui lichid pe fundul și pereții unui vas. Să rezolvăm mai întâi problema pentru un vas având forma unui paralelipiped dreptunghic.
Forta F, cu care lichidul turnat în acest vas apasă pe fundul său, este egal cu greutatea P lichidul din vas. Greutatea unui lichid poate fi determinată cunoscând masa acestuia. m. Masa, după cum știți, poate fi calculată cu formula: m = ρ V. Volumul de lichid turnat în vasul pe care l-am ales este ușor de calculat. Dacă înălțimea coloanei de lichid din vas este notă cu litera hși zona fundului vasului S, apoi V = S h.
Masa lichida m = ρ V, sau m = ρ S h .
Greutatea acestui lichid P = g m, sau P = g ρ S h.
Deoarece greutatea coloanei de lichid este egală cu forța cu care lichidul apasă pe fundul vasului, atunci, împărțind greutatea P Spre piata S, obținem presiunea fluidului p:
p = P/S sau p = g ρ S h/S,
Am obținut o formulă pentru calcularea presiunii unui lichid pe fundul unui vas. Din această formulă se poate observa că presiunea unui lichid la fundul unui vas depinde doar de densitatea și înălțimea coloanei de lichid.
Prin urmare, conform formulei derivate, este posibil să se calculeze presiunea lichidului turnat în vas orice formă(Strict vorbind, calculul nostru este potrivit doar pentru vasele care au forma unei prisme drepte și a unui cilindru. La cursurile de fizică pentru institut, s-a dovedit că formula este valabilă și pentru un vas de formă arbitrară). În plus, poate fi folosit pentru a calcula presiunea pe pereții vasului. Presiunea din interiorul fluidului, inclusiv presiunea de jos în sus, este de asemenea calculată folosind această formulă, deoarece presiunea la aceeași adâncime este aceeași în toate direcțiile.
Când se calculează presiunea folosind formula p = gph nevoie de densitate ρ exprimat în kilograme pe metru cub (kg / m 3) și înălțimea coloanei de lichid h- în metri (m), g\u003d 9,8 N / kg, atunci presiunea va fi exprimată în pascali (Pa).
Exemplu. Determinați presiunea uleiului la fundul rezervorului dacă înălțimea coloanei de ulei este de 10 m și densitatea acesteia este de 800 kg/m 3 .
Să notăm starea problemei și să o notăm.
Dat :
ρ \u003d 800 kg / m 3
Decizie :
p = 9,8 N/kg 800 kg/m 3 10 m ≈ 80.000 Pa ≈ 80 kPa.
Răspuns : p ≈ 80 kPa.
Vase comunicante.
Vase comunicante.
Figura prezintă două vase legate între ele printr-un tub de cauciuc. Astfel de vase sunt numite comunicând. O cutie de udato, un ceainic, o cafea sunt exemple de vase comunicante. Știm din experiență că apa turnată, de exemplu, într-o cutie de udare, stă întotdeauna la același nivel în gura de scurgere și în interior.
Vasele comunicante sunt comune la noi. De exemplu, poate fi un ceainic, o cutie de udat sau o cafea. |
Suprafețele unui lichid omogen sunt instalate la același nivel în vase comunicante de orice formă. |
Lichide de diferite densități. |
Cu vase comunicante se poate face următorul experiment simplu. La începutul experimentului, prindem tubul de cauciuc în mijloc și turnăm apă într-unul dintre tuburi. Apoi deschidem clema, iar apa curge instantaneu în celălalt tub până când suprafețele de apă din ambele tuburi sunt la același nivel. Puteți fixa unul dintre tuburi într-un trepied și îl puteți ridica, coborâți sau înclina pe celălalt în direcții diferite. Și în acest caz, de îndată ce lichidul se calmează, nivelurile sale din ambele tuburi se vor egaliza.
În vasele comunicante de orice formă și secțiune, suprafețele unui lichid omogen sunt așezate la același nivel.(cu condiția ca presiunea aerului peste lichid să fie aceeași) (Fig. 109).
Acest lucru poate fi justificat după cum urmează. Lichidul este în repaus fără a se deplasa dintr-un vas în altul. Aceasta înseamnă că presiunile din ambele vase sunt aceleași la orice nivel. Lichidul din ambele vase este același, adică are aceeași densitate. Prin urmare, înălțimile sale trebuie să fie și ele aceleași. Când ridicăm un vas sau adăugăm lichid în el, presiunea din el crește și lichidul se deplasează într-un alt vas până când presiunile sunt echilibrate.
Dacă un lichid de o densitate este turnat într-unul dintre vasele comunicante și o altă densitate este turnată în al doilea, atunci la echilibru nivelurile acestor lichide nu vor fi aceleași. Și acest lucru este de înțeles. Știm că presiunea unui lichid pe fundul unui vas este direct proporțională cu înălțimea coloanei și cu densitatea lichidului. Și în acest caz, densitățile lichidelor vor fi diferite.
La presiuni egale, înălțimea unei coloane de lichid cu o densitate mai mare va fi mai mică decât înălțimea unei coloane de lichid cu o densitate mai mică (Fig.).
Experienţă. Cum se determină masa de aer.
Greutatea aerului. Presiunea atmosferică.
existența presiunii atmosferice.
Presiunea atmosferică este mai mare decât presiunea aerului rarefiat dintr-un vas.
Forța gravitației acționează asupra aerului, precum și asupra oricărui corp situat pe Pământ și, prin urmare, aerul are greutate. Greutatea aerului este ușor de calculat, cunoscându-i masa.
Vom arăta prin experiență cum să calculăm masa aerului. Pentru a face acest lucru, luați o minge de sticlă puternică cu un dop și un tub de cauciuc cu o clemă. Pompăm aer din el cu o pompă, prindem tubul cu o clemă și îl echilibrăm pe cântar. Apoi, deschizând clema de pe tubul de cauciuc, lăsați aer să intre în el. În acest caz, echilibrul cântarului va fi perturbat. Pentru a-l restabili, va trebui să puneți greutăți pe cealaltă tigaie de cântare, a cărei masă va fi egală cu masa de aer din volumul mingii.
Experimentele au stabilit că la o temperatură de 0 ° C și presiunea atmosferică normală, masa aerului cu un volum de 1 m 3 este de 1,29 kg. Greutatea acestui aer este ușor de calculat:
P = g m, P = 9,8 N/kg 1,29 kg ≈ 13 N.
Învelișul de aer care înconjoară pământul se numește atmosfera (din greaca. atmosfera abur, aer și sferă- minge).
Atmosfera, așa cum arată observațiile zborului sateliților artificiali de pe Pământ, se extinde până la o înălțime de câteva mii de kilometri.
Datorită acțiunii gravitației, straturile superioare ale atmosferei, precum apa oceanului, comprimă straturile inferioare. Stratul de aer adiacent direct Pământului este cel mai comprimat și, conform legii lui Pascal, transferă presiunea produsă asupra acestuia în toate direcțiile.
Ca urmare a acestui fapt, suprafața pământului și corpurile de pe el experimentează presiunea întregii grosimi a aerului sau, așa cum se spune de obicei în astfel de cazuri, experimentează Presiunea atmosferică .
Existența presiunii atmosferice poate fi explicată prin multe fenomene pe care le întâlnim în viață. Să luăm în considerare unele dintre ele.
Figura prezintă un tub de sticlă, în interiorul căruia se află un piston care se potrivește perfect pe pereții tubului. Capătul tubului este scufundat în apă. Dacă ridicați pistonul, atunci apa se va ridica în spatele lui.
Acest fenomen este utilizat în pompele de apă și în alte dispozitive.
Figura prezintă un vas cilindric. Se inchide cu un dop in care se introduce un tub cu robinet. Aerul este pompat din vas de o pompă. Capătul tubului este apoi pus în apă. Dacă acum deschideți robinetul, atunci apa va stropi în interiorul vasului într-o fântână. Apa intră în vas deoarece presiunea atmosferică este mai mare decât presiunea aerului rarefiat din vas.
De ce există învelișul de aer al Pământului.
Ca toate corpurile, moleculele de gaze care alcătuiesc învelișul de aer al Pământului sunt atrase de Pământ.
Dar de ce, atunci, nu cad toți la suprafața Pământului? Cum se păstrează învelișul de aer al Pământului, atmosfera sa? Pentru a înțelege acest lucru, trebuie să ținem cont de faptul că moleculele de gaze sunt în mișcare continuă și aleatorie. Dar apoi apare o altă întrebare: de ce aceste molecule nu zboară în spațiul lumii, adică în spațiu.
Pentru a părăsi complet Pământul, o moleculă, precum o navă spațială sau o rachetă, trebuie să aibă o viteză foarte mare (cel puțin 11,2 km/s). Acest așa-zis a doua viteza de evacuare. Viteza majorității moleculelor din învelișul aerian al Pământului este mult mai mică decât această viteză cosmică. Prin urmare, majoritatea dintre ele sunt legate de Pământ prin gravitație, doar un număr neglijabil de molecule zboară dincolo de Pământ în spațiu.
Mișcarea aleatorie a moleculelor și efectul gravitației asupra acestora au ca rezultat faptul că moleculele de gaz „plutesc” în spațiul din apropierea Pământului, formând o înveliș de aer, sau atmosfera cunoscută nouă.
Măsurătorile arată că densitatea aerului scade rapid odată cu înălțimea. Deci, la o înălțime de 5,5 km deasupra Pământului, densitatea aerului este de 2 ori mai mică decât densitatea sa la suprafața Pământului, la o înălțime de 11 km - de 4 ori mai mică etc. Cu cât este mai mare, cu atât aerul este mai rar. Și în cele din urmă, în straturile superioare (la sute și mii de kilometri deasupra Pământului), atmosfera se transformă treptat în spațiu fără aer. Învelișul de aer al Pământului nu are o limită clară.
Strict vorbind, datorită acțiunii gravitației, densitatea gazului din orice vas închis nu este aceeași pe întregul volum al vasului. La fundul vasului, densitatea gazului este mai mare decât în părțile sale superioare și, prin urmare, presiunea din vas nu este aceeași. Este mai mare în partea de jos a vasului decât în partea de sus. Cu toate acestea, pentru gazul conținut în vas, această diferență de densitate și presiune este atât de mică încât, în multe cazuri, poate fi ignorată complet, trebuie doar să fii conștient de ea. Dar pentru o atmosferă care se întinde pe câteva mii de kilometri, diferența este semnificativă.
Măsurarea presiunii atmosferice. Experiența Torricelli.
Este imposibil să se calculeze presiunea atmosferică folosind formula pentru calcularea presiunii unei coloane de lichid (§ 38). Pentru un astfel de calcul, trebuie să cunoașteți înălțimea atmosferei și densitatea aerului. Dar atmosfera nu are o limită definită, iar densitatea aerului la diferite înălțimi este diferită. Cu toate acestea, presiunea atmosferică poate fi măsurată folosind un experiment propus în secolul al XVII-lea de un om de știință italian. Evangelista Torricelli un student al lui Galileo.
Experimentul lui Torricelli este următorul: un tub de sticlă de aproximativ 1 m lungime, sigilat la un capăt, este umplut cu mercur. Apoi, închizând strâns al doilea capăt al tubului, acesta este răsturnat și coborât într-o cană cu mercur, unde acest capăt al tubului este deschis sub nivelul de mercur. Ca în orice experiment cu lichid, o parte din mercur este turnată în cană, iar o parte din acesta rămâne în tub. Înălțimea coloanei de mercur rămasă în tub este de aproximativ 760 mm. Nu există aer deasupra mercurului în interiorul tubului, există un spațiu fără aer, așa că niciun gaz nu exercită presiune de sus asupra coloanei de mercur din interiorul acestui tub și nu afectează măsurătorile.
Torricelli, care a propus experiența descrisă mai sus, și-a dat și explicația. Atmosfera apasă pe suprafața mercurului din ceașcă. Mercur este în echilibru. Aceasta înseamnă că presiunea din tub este aa 1 (vezi figura) este egală cu presiunea atmosferică. Când presiunea atmosferică se modifică, se modifică și înălțimea coloanei de mercur din tub. Pe măsură ce presiunea crește, coloana se lungește. Pe măsură ce presiunea scade, coloana de mercur scade în înălțime.
Presiunea din tub la nivelul aa1 este creată de greutatea coloanei de mercur din tub, deoarece nu există aer deasupra mercurului în partea superioară a tubului. De aici rezultă că presiunea atmosferică este egală cu presiunea coloanei de mercur din tub , adică
p atm = p Mercur.
Cu cât presiunea atmosferică este mai mare, cu atât coloana de mercur este mai mare în experimentul lui Torricelli. Prin urmare, în practică, presiunea atmosferică poate fi măsurată prin înălțimea coloanei de mercur (în milimetri sau centimetri). Dacă, de exemplu, presiunea atmosferică este de 780 mm Hg. Artă. (se spune „milimetri de mercur”), asta înseamnă că aerul produce aceeași presiune pe care o produce o coloană verticală de mercur de 780 mm înălțime.
Prin urmare, în acest caz, 1 milimetru de mercur (1 mm Hg) este luat ca unitate de presiune atmosferică. Să găsim relația dintre această unitate și unitatea cunoscută nouă - pascal(Pa).
Presiunea unei coloane de mercur ρ de mercur cu o înălțime de 1 mm este:
p = g ρ h, p\u003d 9,8 N / kg 13.600 kg / m 3 0,001 m ≈ 133,3 Pa.
Deci, 1 mm Hg. Artă. = 133,3 Pa.
În prezent, presiunea atmosferică se măsoară de obicei în hectopascali (1 hPa = 100 Pa). De exemplu, rapoartele meteo pot anunța că presiunea este de 1013 hPa, care este la fel cu 760 mmHg. Artă.
Observand zilnic inaltimea coloanei de mercur din tub, Torricelli a descoperit ca aceasta inaltime se modifica, adica presiunea atmosferica nu este constanta, poate creste si scade. Torricelli a observat, de asemenea, că presiunea atmosferică este legată de schimbările vremii.
Dacă atașați o scară verticală la tubul cu mercur folosit în experimentul Torricelli, obțineți cel mai simplu dispozitiv - barometru cu mercur (din greaca. baros- greutate, metreo- măsura). Este folosit pentru a măsura presiunea atmosferică.
Barometru - aneroid.
În practică, un barometru de metal este folosit pentru a măsura presiunea atmosferică, numit aneroid (tradus din greaca - aneroid). Barometrul se numește astfel deoarece nu conține mercur.
Aspectul aneroidului este prezentat în figură. Partea sa principală este o cutie metalică 1 cu o suprafață ondulată (ondulată) (vezi cealaltă fig.). Din această cutie este pompat aer și, pentru ca presiunea atmosferică să nu zdrobească cutia, capacul său 2 este tras în sus de un arc. Pe măsură ce presiunea atmosferică crește, capacul se îndoaie în jos și tensionează arcul. Când presiunea scade, arcul îndreaptă capacul. Un indicator de săgeată 4 este atașat de arc prin intermediul unui mecanism de transmisie 3, care se deplasează spre dreapta sau spre stânga când presiunea se schimbă. Sub săgeată este fixată o scară, ale cărei diviziuni sunt marcate conform indicațiilor unui barometru cu mercur. Deci, numărul 750, față de care se află acul aneroid (vezi fig.), arată că la momentul dat în barometrul cu mercur înălțimea coloanei de mercur este de 750 mm.
Prin urmare, presiunea atmosferică este de 750 mm Hg. Artă. sau ≈ 1000 hPa.
Valoarea presiunii atmosferice este foarte importantă pentru prezicerea vremii pentru zilele următoare, deoarece modificările presiunii atmosferice sunt asociate cu schimbările vremii. Un barometru este un instrument necesar pentru observațiile meteorologice.
Presiunea atmosferică la diferite altitudini.
Într-un lichid, presiunea, după cum știm, depinde de densitatea lichidului și de înălțimea coloanei sale. Datorită compresibilității scăzute, densitatea lichidului la diferite adâncimi este aproape aceeași. Prin urmare, atunci când calculăm presiunea, considerăm că densitatea acesteia este constantă și luăm în considerare doar modificarea înălțimii.
Situația este mai complicată cu gazele. Gazele sunt foarte compresibile. Și cu cât gazul este mai comprimat, cu atât densitatea lui este mai mare și presiunea pe care o produce este mai mare. La urma urmei, presiunea unui gaz este creată de impactul moleculelor sale asupra suprafeței corpului.
Straturile de aer de lângă suprafața Pământului sunt comprimate de toate straturile de aer de deasupra lor. Dar cu cât stratul de aer de la suprafață este mai mare, cu atât este mai slab comprimat, cu atât densitatea lui este mai mică. Prin urmare, cu atât produce mai puțină presiune. Dacă, de exemplu, un balon se ridică deasupra suprafeței Pământului, atunci presiunea aerului asupra balonului devine mai mică. Acest lucru se întâmplă nu numai pentru că înălțimea coloanei de aer deasupra acesteia scade, ci și pentru că densitatea aerului scade. Este mai mic în partea de sus decât în partea de jos. Prin urmare, dependența presiunii aerului de altitudine este mai complicată decât cea a lichidelor.
Observațiile arată că presiunea atmosferică în zonele situate la nivelul mării este în medie de 760 mm Hg. Artă.
Presiunea atmosferică egală cu presiunea unei coloane de mercur de 760 mm înălțime la o temperatură de 0 ° C se numește presiune atmosferică normală..
presiunea atmosferică normală este egal cu 101 300 Pa = 1013 hPa.
Cu cât altitudinea este mai mare, cu atât presiunea este mai mică.
Cu creșteri mici, în medie, la fiecare 12 m de creștere, presiunea scade cu 1 mm Hg. Artă. (sau 1,33 hPa).
Cunoscând dependența presiunii de altitudine, este posibil să se determine înălțimea deasupra nivelului mării prin modificarea citirilor barometrului. Se numesc aneroidii care au o scară pe care puteți măsura direct înălțimea deasupra nivelului mării altimetre . Sunt folosite în aviație și la escaladarea munților.
Manometre.
Știm deja că barometrele sunt folosite pentru a măsura presiunea atmosferică. Pentru a măsura presiuni mai mari sau mai mici decât presiunea atmosferică, manometre (din greaca. manos- rare, discrete metreo- măsura). Manometrele sunt lichidși metal.
|
|
Luați în considerare mai întâi dispozitivul și acțiunea manometru lichid deschis. Este alcătuit dintr-un tub de sticlă cu două picioare în care se toarnă ceva lichid. Lichidul este instalat în ambii genunchi la același nivel, deoarece doar presiunea atmosferică acționează pe suprafața sa în genunchii vasului.
Pentru a înțelege cum funcționează un astfel de manometru, acesta poate fi conectat cu un tub de cauciuc la o cutie plată rotundă, a cărei latură este acoperită cu o peliculă de cauciuc. Dacă apăsați cu degetul pe film, atunci nivelul lichidului din genunchiul manometrului conectat în cutie va scădea, iar în celălalt genunchi va crește. Ce explică asta?
Apăsarea pe folie crește presiunea aerului din cutie. Conform legii lui Pascal, această creștere a presiunii este transferată lichidului din acel genunchi al manometrului, care este atașat la cutie. Prin urmare, presiunea asupra lichidului din acest genunchi va fi mai mare decât în celălalt, unde asupra lichidului acţionează doar presiunea atmosferică. Sub forța acestei presiuni în exces, lichidul va începe să se miște. În genunchi cu aer comprimat lichidul va cădea, în celălalt se va ridica. Lichidul va ajunge la echilibru (oprește) atunci când excesul de presiune a aerului comprimat este echilibrat de presiunea pe care coloana de lichid în exces o produce în celălalt picior al manometrului.
Cu cât presiunea pe film este mai puternică, cu atât este mai mare coloana de lichid în exces, cu atât presiunea acesteia este mai mare. Prin urmare, modificarea presiunii poate fi judecată după înălțimea acestei coloane în exces.
Figura arată cum un astfel de manometru poate măsura presiunea din interiorul unui lichid. Cu cât tubul este scufundat mai adânc în lichid, cu atât diferența de înălțime a coloanelor de lichid din genunchii manometrului devine mai mare., deci, prin urmare, și fluidul produce mai multă presiune.
Dacă instalați cutia dispozitivului la o anumită adâncime în interiorul lichidului și o întoarceți cu o peliculă în sus, lateral și în jos, atunci citirile manometrului nu se vor schimba. Așa ar trebui să fie, pentru că la același nivel în interiorul unui lichid, presiunea este aceeași în toate direcțiile.
Imaginea arată manometru metalic . Partea principală a unui astfel de manometru este un tub metalic îndoit într-o țeavă 1 , al cărui capăt este închis. Celălalt capăt al tubului cu un robinet 4 comunică cu vasul în care se măsoară presiunea. Pe măsură ce presiunea crește, tubul se îndoaie. Mișcarea capătului său închis cu o pârghie 5 si angrenaje 3 a trecut la trăgător 2 deplasându-se pe scara instrumentului. Când presiunea scade, tubul, datorită elasticității sale, revine la poziția anterioară, iar săgeata revine la diviziunea zero a scalei.
Pompa de lichid cu piston.
În experimentul pe care l-am avut în vedere mai devreme (§ 40), s-a constatat că apa dintr-un tub de sticlă, sub acțiunea presiunii atmosferice, s-a ridicat în spatele pistonului. Această acțiune se bazează piston pompe.
Pompa este prezentată schematic în figură. Este format dintr-un cilindru, în interiorul căruia urcă și coboară, aderând strâns de pereții vasului, pistonul 1 . Supapele sunt instalate în partea inferioară a cilindrului și în pistonul însuși. 2 deschizându-se doar în sus. Când pistonul se mișcă în sus, apa intră în conductă sub acțiunea presiunii atmosferice, ridică supapa de jos și se deplasează în spatele pistonului.
Când pistonul se mișcă în jos, apa de sub piston apasă pe supapa de jos și se închide. În același timp, sub presiunea apei, o supapă din interiorul pistonului se deschide, iar apa curge în spațiul de deasupra pistonului. Odată cu următoarea mișcare a pistonului în sus, apa de deasupra acestuia se ridică și ea în locul cu el, care se revarsă în conducta de evacuare. În același timp, în spatele pistonului se ridică o nouă porțiune de apă, care, atunci când pistonul este coborât ulterior, se va afla deasupra acestuia și toată această procedură se repetă din nou și din nou în timp ce pompa funcționează.
Presa hidraulica.
Legea lui Pascal vă permite să explicați acțiunea mașină hidraulică (din greaca. hidraulic- apa). Acestea sunt mașini a căror acțiune se bazează pe legile mișcării și echilibrului lichidelor.
Partea principală a mașinii hidraulice sunt doi cilindri de diametre diferite, echipați cu pistoane și un tub de legătură. Spațiul de sub pistoane și tub este umplut cu lichid (de obicei ulei mineral). Înălțimile coloanelor de lichid din ambii cilindri sunt aceleași atâta timp cât nu există forțe care acționează asupra pistoanelor.
Să presupunem acum că forțele F 1 și F 2 - forțele care acționează asupra pistoanelor, S 1 și S 2 - zone de pistoane. Presiunea sub primul (mic) piston este p 1 = F 1 / S 1 și sub al doilea (mare) p 2 = F 2 / S 2. Conform legii lui Pascal, presiunea unui fluid în repaus se transmite în mod egal în toate direcțiile, adică. p 1 = p 2 sau F 1 / S 1 = F 2 / S 2, de unde:
F 2 / F 1 = S 2 / S 1 .
Prin urmare, puterea F 2 cu atât mai multă putere F 1 , De câte ori este mai mare aria pistonului mare decât aria pistonului mic?. De exemplu, dacă aria pistonului mare este de 500 cm 2, iar cel mic este de 5 cm 2, iar asupra pistonului mic acţionează o forţă de 100 N, atunci o forţă de 100 de ori mai mare va acţiona asupra piston mai mare, adică 10.000 N.
Astfel, cu ajutorul unei mașini hidraulice, se poate echilibra o forță mare cu o forță mică.
Atitudine F 1 / F 2 arată câștigul în forță. De exemplu, în exemplul de mai sus, câștigul în vigoare este 10.000 N / 100 N = 100.
Mașina hidraulică folosită pentru presare (stors) se numește presa hidraulica .
Presele hidraulice sunt folosite acolo unde este nevoie de multă putere. De exemplu, pentru stoarcerea uleiului din semințe la morile de ulei, pentru presarea placajului, cartonului, fânului. Oțelăriile folosesc prese hidraulice pentru a face arbori de mașini din oțel, roți de cale ferată și multe alte produse. Presele hidraulice moderne pot dezvolta o forță de zeci și sute de milioane de newtoni.
Dispozitivul presei hidraulice este prezentat schematic în figură. Corpul care trebuie presat 1 (A) este plasat pe o platformă conectată la un piston mare 2 (B). Pistonul mic 3 (D) creează o presiune mare asupra lichidului. Această presiune este transmisă în fiecare punct al fluidului care umple cilindrii. Prin urmare, aceeași presiune acționează asupra celui de-al doilea piston mare. Dar, deoarece aria celui de-al doilea (mare) piston este mai mare decât aria celui mic, atunci forța care acționează asupra acestuia va fi mai mare decât forța care acționează asupra pistonului 3 (D). Sub această forță, pistonul 2 (B) se va ridica. Când pistonul 2 (B) se ridică, corpul (A) se sprijină pe platforma superioară fixă și este comprimat. Manometrul 4 (M) măsoară presiunea fluidului. Supapa de siguranță 5 (P) se deschide automat când presiunea fluidului depășește valoarea admisă.
De la un cilindru mic la un lichid mare este pompat prin mișcări repetate ale pistonului mic 3 (D). Acest lucru se face în felul următor. Când pistonul mic (D) este ridicat, supapa 6 (K) se deschide și lichidul este aspirat în spațiul de sub piston. Când pistonul mic este coborât sub acțiunea presiunii lichidului, supapa 6 (K) se închide și supapa 7 (K") se deschide, iar lichidul trece într-un vas mare.
Acțiunea apei și a gazelor asupra unui corp scufundat în ele.
Sub apă, putem ridica cu ușurință o piatră care cu greu poate fi ridicată în aer. Dacă scufundați dopul sub apă și îl eliberați din mâini, acesta va pluti. Cum pot fi explicate aceste fenomene?
Știm (§ 38) că lichidul apasă pe fundul și pereții vasului. Și dacă un corp solid este plasat în interiorul lichidului, atunci va fi, de asemenea, supus unei presiuni, precum pereții vasului.
Luați în considerare forțele care acționează din partea lichidului asupra corpului scufundat în el. Pentru a raționa mai ușor, alegem un corp care are forma unui paralelipiped cu baze paralele cu suprafața lichidului (Fig.). Forțele care acționează pe fețele laterale ale corpului sunt egale în perechi și se echilibrează între ele. Sub influența acestor forțe, corpul este comprimat. Dar forțele care acționează asupra fețelor superioare și inferioare ale corpului nu sunt aceleași. Pe fața superioară se apasă de sus cu forță F 1 coloană de lichid înalt h unu . La nivelul feței inferioare, presiunea produce o coloană de lichid cu o înălțime h 2. Această presiune, după cum știm (§ 37), este transmisă în interiorul lichidului în toate direcțiile. Prin urmare, pe fața inferioară a corpului de jos în sus cu o forță F 2 apasă o coloană de lichid sus h 2. Dar hîncă 2 h 1, de unde modulul de forță FÎncă 2 module de putere F unu . Prin urmare, corpul este împins afară din lichid cu o forță F vyt, egal cu diferența de forțe F 2 - F 1, adică
|
|
Dar S·h = V, unde V este volumul paralelipipedului, iar ρ W ·V = m W este masa fluidului în volumul paralelipipedului. Prin urmare, F vyt \u003d g m bine \u003d P bine, adică forța de plutire este egală cu greutatea lichidului în volumul corpului scufundat în el(Forța de plutire este egală cu greutatea unui lichid de același volum cu volumul corpului scufundat în el). Existența unei forțe care împinge un corp dintr-un lichid este ușor de descoperit experimental. Pe imagine A prezintă un corp suspendat de un arc cu un indicator de săgeată la capăt. Săgeata marchează tensiunea arcului pe trepied. Când corpul este eliberat în apă, izvorul se contractă (Fig. b). Aceeași contracție a arcului se va obține dacă acționați asupra corpului de jos în sus cu o oarecare forță, de exemplu, apăsați-l cu mâna (ridicați-l). Prin urmare, experiența confirmă acest lucru o forță care acționează asupra unui corp dintr-un fluid împinge corpul afară din fluid. Pentru gaze, după cum știm, se aplică și legea lui Pascal. Asa de corpurile din gaz sunt supuse unei forțe care le împinge în afara gazului. Sub influența acestei forțe, baloanele se ridică. Existența unei forțe care împinge un corp dintr-un gaz poate fi observată și experimental. Atârnăm o bilă de sticlă sau un balon mare închis cu un dop de o tigaie scurtată. Balanta este echilibrata. Apoi un vas larg este plasat sub balon (sau bila), astfel încât să înconjoare întregul balon. Vasul este umplut cu dioxid de carbon, a cărui densitate este mai mare decât densitatea aerului (prin urmare, dioxidul de carbon se scufundă și umple vasul, deplasând aerul din acesta). În acest caz, echilibrul cântarilor este perturbat. O cană cu un balon suspendat se ridică (Fig.). Un balon scufundat în dioxid de carbon experimentează o forță de plutire mai mare decât cea care acționează asupra lui în aer. Forța care împinge un corp dintr-un lichid sau gaz este îndreptată opus forței gravitaționale aplicate acestui corp.. Prin urmare, prolcosmos). Așa se explică de ce în apă ridicăm uneori cu ușurință corpuri pe care cu greu le putem ține în aer. O găleată mică și un corp cilindric sunt suspendate de arc (Fig., a). Săgeata de pe trepied marchează prelungirea arcului. Arată greutatea corpului în aer. După ce a ridicat corpul, sub acesta este plasat un vas de scurgere, umplut cu lichid până la nivelul tubului de scurgere. După aceea, corpul este complet scufundat în lichid (Fig., b). în care o parte din lichid, al cărui volum este egal cu volumul corpului, este turnată dintr-un vas de turnare într-un pahar. Arcul se contractă și indicatorul arcului se ridică pentru a indica scăderea greutății corpului în lichid. În acest caz, pe lângă forța gravitațională, o altă forță acționează asupra corpului, împingându-l afară din fluid. Dacă lichidul din sticlă este turnat în găleata superioară (adică cea care a fost deplasată de corp), atunci indicatorul cu arc se va întoarce în poziția sa inițială (Fig., c).
Pe baza acestei experiențe se poate concluziona că forța care împinge un corp complet scufundat într-un lichid este egală cu greutatea lichidului în volumul acestui corp. . Am ajuns la aceeași concluzie în § 48. Dacă s-ar face un experiment similar cu un corp scufundat în ceva gaz, ar arăta asta forța care împinge corpul afară din gaz este, de asemenea, egală cu greutatea gazului luat în volumul corpului . Forța care împinge un corp dintr-un lichid sau gaz se numește forța arhimediană, în onoarea savantului Arhimede care i-a arătat mai întâi existența și i-a calculat semnificația. Deci, experiența a confirmat că forța arhimediană (sau plutitoare) este egală cu greutatea fluidului în volumul corpului, adică. F A = P f = g m bine. Masa de lichid m f , deplasată de corp, poate fi exprimată prin densitatea sa ρ w și volumul corpului V t scufundat în lichid (deoarece V l - volumul lichidului deplasat de corp este egal cu V t - volumul corpului scufundat în lichid), adică m W = ρ W V t. Atunci obținem: F A= g ρ f · V t Prin urmare, forța arhimediană depinde de densitatea lichidului în care este scufundat corpul și de volumul acestui corp. Dar nu depinde, de exemplu, de densitatea substanței unui corp scufundat într-un lichid, deoarece această cantitate nu este inclusă în formula rezultată. Să determinăm acum greutatea unui corp scufundat într-un lichid (sau gaz). Deoarece cele două forțe care acționează asupra corpului în acest caz sunt direcționate în direcții opuse (gravitația este în jos, iar forța arhimediană este în sus), atunci greutatea corpului în fluidul P 1 va fi mai mică decât greutatea corpului în vid. P = g m la forța arhimediană F A = g m w (unde m w este masa de lichid sau gaz deplasată de corp). Prin urmare, dacă un corp este scufundat într-un lichid sau într-un gaz, atunci pierde în greutate atât de mult cât cântărește lichidul sau gazul deplasat de acesta.. Exemplu. Determinați forța de plutire care acționează asupra unei pietre cu un volum de 1,6 m 3 în apă de mare. Să notăm starea problemei și să o rezolvăm. Când corpul plutitor ajunge la suprafața lichidului, atunci cu mișcarea sa în sus, forța arhimediană va scădea. De ce? Dar pentru că volumul părții corpului scufundată în lichid va scădea, iar forța arhimediană este egală cu greutatea lichidului în volumul părții corpului scufundată în el. Când forța arhimediană devine egală cu forța gravitației, corpul se va opri și va pluti pe suprafața lichidului, parțial scufundat în el. Concluzia rezultată este ușor de verificat experimental. Turnați apă în vasul de scurgere până la nivelul conductei de scurgere. După aceea, să scufundăm corpul plutitor în vas, cântărindu-l anterior în aer. După ce a coborât în apă, corpul deplasează un volum de apă egal cu volumul părții corpului scufundată în el. După ce am cântărit această apă, aflăm că greutatea ei (forța arhimediană) este egală cu forța gravitațională care acționează asupra unui corp plutitor sau cu greutatea acestui corp în aer. După ce ați făcut aceleași experimente cu orice alte corpuri care plutesc în lichide diferite - în apă, alcool, soluție de sare, vă puteți asigura că dacă un corp plutește într-un lichid, atunci greutatea lichidului deplasat de acesta este egală cu greutatea acestui corp în aer. Este ușor să demonstrezi asta dacă densitatea unui solid solid este mai mare decât densitatea unui lichid, atunci corpul se scufundă într-un astfel de lichid. Un corp cu o densitate mai mică plutește în acest lichid. O bucată de fier, de exemplu, se scufundă în apă, dar plutește în mercur. Corpul, pe de altă parte, a cărui densitate este egală cu densitatea lichidului, rămâne în echilibru în interiorul lichidului. Gheața plutește la suprafața apei, deoarece densitatea acesteia este mai mică decât cea a apei. Cu cât densitatea corpului este mai mică în comparație cu densitatea lichidului, cu atât o parte mai mică a corpului este scufundată în lichid. . Cu densități egale ale corpului și lichidului, corpul plutește în interiorul lichidului la orice adâncime. Două lichide nemiscibile, de exemplu apă și kerosen, sunt amplasate într-un vas în funcție de densitățile lor: în partea inferioară a vasului - apă mai densă (ρ = 1000 kg / m 3), deasupra - kerosen mai ușor (ρ = 800). kg / m 3) . Densitatea medie a organismelor vii care locuiesc în mediul acvatic diferă puțin de densitatea apei, astfel încât greutatea lor este aproape complet echilibrată de forța arhimediană. Datorită acestui fapt, animalele acvatice nu au nevoie de schelete atât de puternice și masive precum cele terestre. Din același motiv, trunchiurile plantelor acvatice sunt elastice. Vezica natatoare a unui pește își schimbă cu ușurință volumul. Când peștele, cu ajutorul mușchilor, coboară la o adâncime mare, iar presiunea apei asupra acestuia crește, bula se contractă, volumul corpului peștelui scade, iar acesta nu împinge în sus, ci înoată în adâncuri. Astfel, peștele poate, în anumite limite, să regleze adâncimea scufundării sale. Balenele își reglează adâncimea de scufundare prin contractarea și extinderea capacității pulmonare. Bărci de navigat.Navele care plutesc pe râuri, lacuri, mări și oceane sunt construite din materiale diferite cu densități diferite. Coca navelor este de obicei realizată din tablă de oțel. Toate elementele de fixare interne care conferă rezistență navelor sunt, de asemenea, realizate din metale. Pentru construcția navelor se folosesc diverse materiale care, în comparație cu apa, au atât densități mai mari, cât și mai mici. Cum plutesc navele, iau la bord și transportă încărcături mari? Un experiment cu un corp plutitor (§ 50) a arătat că corpul deplasează atât de multă apă cu partea sa subacvatică încât această apă este egală ca greutate cu greutatea corpului în aer. Acest lucru este valabil și pentru orice navă. Greutatea apei deplasată de partea subacvatică a navei este egală cu greutatea navei cu marfă în aer sau cu forța gravitațională care acționează asupra navei cu marfă. Adâncimea la care o navă este scufundată în apă se numește proiect . Pescajul maxim admis este marcat pe carena navei cu o linie roșie numită linia de plutire (din olandeză. apă- apa). Greutatea apei deplasată de navă atunci când este scufundată pe linia de plutire, egală cu forța gravitațională care acționează asupra navei cu încărcătură, se numește deplasarea navei.. În prezent, pentru transportul petrolului sunt construite nave cu o deplasare de 5.000.000 kN (5 10 6 kN) și mai mult, adică cu o masă de 500.000 de tone (5 10 5 t) și mai mult împreună cu încărcătura. Dacă scădem greutatea navei în sine din deplasare, atunci obținem capacitatea de transport a acestei nave. Capacitatea de transport arată greutatea încărcăturii transportate de navă. Construcția navală a existat în Egiptul Antic, în Fenicia (se crede că fenicienii erau unul dintre cei mai buni constructori de nave), China Antică. În Rusia, construcția de nave și-a luat naștere la începutul secolelor al XVII-lea și al XVIII-lea. Au fost construite în principal nave de război, dar în Rusia au fost construite primul spărgător de gheață, nave cu motor cu ardere internă și spărgătorul de gheață nuclear Arktika. Aeronautică.
Desen care descrie balonul fraților Montgolfier în 1783: „Vedere și dimensiuni exacte ale globului cu balon, care a fost primul”. 1786 Din cele mai vechi timpuri, oamenii au visat să poată zbura deasupra norilor, să înoate în oceanul de aer, în timp ce navigau pe mare. Pentru aeronautică La început s-au folosit baloane, care au fost umplute fie cu aer încălzit, fie cu hidrogen sau heliu. Pentru ca un balon să se ridice în aer, este necesar ca forța arhimediană (flotabilitatea) F A, acționând asupra mingii, a fost mai mult decât gravitația F grele, adică F A > F greu Pe măsură ce mingea se ridică, forța arhimediană care acționează asupra ei scade ( F A = gρV), deoarece densitatea atmosferei superioare este mai mică decât cea a suprafeței Pământului. Pentru a se ridica mai sus, un balast (greutate) special este aruncat din minge și acest lucru ușurează mingea. În cele din urmă mingea atinge înălțimea maximă de ridicare. Pentru a coborî mingea, o parte din gaz este eliberată din carcasa sa folosind o supapă specială. În direcția orizontală, balonul se mișcă numai sub influența vântului, așa se numește balon (din greaca aer- aer, stato- în picioare). Nu cu mult timp în urmă, baloanele uriașe au fost folosite pentru a studia straturile superioare ale atmosferei, stratosfera - stratostate . Înainte de a învăța cum să construiască avioane mari pentru transportul de pasageri și mărfuri pe calea aerului, au fost folosite baloane controlate - dirijabile. Au o formă alungită, o gondolă cu motor este suspendată sub caroserie, care antrenează elicea. Balonul nu numai că se ridică de la sine, dar poate ridica și o marfă: o cabină, oameni, instrumente. Prin urmare, pentru a afla ce fel de sarcină poate ridica un balon, este necesar să o determine. forta de ridicare. Să fie, de exemplu, lansat în aer un balon cu un volum de 40 m 3 umplut cu heliu. Masa de heliu care umple învelișul mingii va fi egală cu: Aceasta înseamnă că această minge poate ridica o sarcină cântărind 520 N - 71 N = 449 N. Aceasta este forța sa de ridicare. Un balon de același volum, dar umplut cu hidrogen, poate ridica o sarcină de 479 N. Aceasta înseamnă că forța sa de ridicare este mai mare decât cea a unui balon plin cu heliu. Dar totuși, heliul este folosit mai des, deoarece nu arde și, prin urmare, este mai sigur. Hidrogenul este un gaz combustibil. Este mult mai ușor să ridici și să cobori un balon plin cu aer cald. Pentru aceasta, un arzător este amplasat sub orificiul situat în partea inferioară a bilei. Folosind un arzător cu gaz, poți controla temperatura aerului din interiorul mingii, ceea ce înseamnă densitatea și flotabilitatea acesteia. Pentru ca bila să se ridice mai sus, este suficient să încălziți mai puternic aerul din ea, mărind flacăra arzătorului. Când flacăra arzătorului scade, temperatura aerului din minge scade, iar mingea coboară. Este posibil să alegeți o astfel de temperatură a mingii la care greutatea mingii și a cabinei să fie egală cu forța de flotabilitate. Apoi mingea va atârna în aer și va fi ușor să faci observații din ea. Pe măsură ce știința s-a dezvoltat, au existat și schimbări semnificative în tehnologia aeronautică. A devenit posibil să se utilizeze noi cochilii pentru baloane, care au devenit durabile, rezistente la îngheț și ușoare. Realizările în domeniul ingineriei radio, electronicii, automatizării au făcut posibilă proiectarea baloanelor fără pilot. Aceste baloane sunt folosite pentru studiul curenților de aer, pentru cercetări geografice și biomedicale în straturile inferioare ale atmosferei. Intrebarea 1 Principalele prevederi ale TIC și fundamentarea lor experimentală.? 1. Toate substanțele sunt compuse din molecule, adică. au o structură discretă, moleculele sunt separate prin goluri. 2. Moleculele sunt în mișcare aleatorie continuă (haotică). 3. Între moleculele corpului există forțe de interacțiune. Mișcarea browniană? Mișcarea browniană este mișcarea aleatorie continuă a particulelor suspendate într-un gaz. Forțele interacțiunii moleculare?. Atât atracția, cât și repulsia acționează simultan între molecule. Natura interacțiunii moleculelor este electromagnetică. Energia cinetică și potențială a moleculelor?. Atomii și moleculele interacționează și, prin urmare, au o energie potențială E p. Energia potențială este considerată pozitivă atunci când moleculele sunt respinse, negativă atunci când sunt atrase. intrebarea 2 Dimensiuni și mase ale moleculelor și atomilor Orice substanță constă din particule, prin urmare cantitatea de substanță v (nu) este considerată a fi proporțională cu numărul de particule, adică elementele structurale conținute în corp. Unitatea de măsură a unei substanțe este molul. Un mol este cantitatea dintr-o substanță care conține tot atâtea elemente structurale ale oricărei substanțe câte atomi sunt în 12 g de carbon C12. Raportul dintre numărul de molecule ale unei substanțe și cantitatea unei substanțe se numește constantă Avogadro: NA =N/v(nu); N A \u003d 6,02 * 10 23 mol -1 Constanta Avogadro arată câți atomi și molecule sunt conținute într-un mol de substanță. Masa molară - masa unui mol dintr-o substanță, egală cu raportul dintre masa substanței și cantitatea de substanță: Masa molară se exprimă în kg/mol. Cunoscând masa molară, puteți calcula masa unei molecule: m 0 \u003d m / N \u003d m / v (nu) N A \u003d M / N A Masa medie a moleculelor este de obicei determinată prin metode chimice, constanta Avogadro a fost determinată cu mare precizie prin mai multe metode fizice. Masele moleculelor și atomilor sunt determinate cu un grad considerabil de precizie folosind un spectrograf de masă. Masele de molecule sunt foarte mici. De exemplu, masa unei molecule de apă: m = 29,9 * 10 -27 Masa molară este legată de masa moleculară relativă Mg. Masa moleculară relativă este o valoare egală cu raportul dintre masa unei molecule a unei substanțe date și 1/12 din masa unui atom de carbon C12. Dacă formula chimică a unei substanțe este cunoscută, atunci masa ei relativă poate fi determinată folosind tabelul periodic, care, atunci când este exprimat în kilograme, arată mărimea masei molare a acestei substanțe. numărul lui Avogadro Numărul lui Avogadro, constanta lui Avogadro este o constantă fizică egală numeric cu numărul de unități structurale specificate (atomi, molecule, ioni, electroni sau orice alte particule) într-un mol de substanță. Definit ca numărul de atomi în 12 grame (exact) de izotop pur de carbon-12. Este de obicei desemnat ca N A, mai rar ca L N A = 6,022 140 78(18)×1023 mol -1 . Numărul de alunițe Mole (simbol: mol, internațional: mol) este o unitate de măsură pentru cantitatea unei substanțe. Corespunde cantității de substanță care conține particule N A (molecule, atomi, ioni sau orice alte particule structurale identice). NA este constanta lui Avogadro, egală cu numărul de atomi din 12 grame de nuclid de carbon 12C. Astfel, numărul de particule dintr-un mol de orice substanță este constant și egal cu numărul Avogadro N A . Viteza moleculei Stare a materiei Stare agregată - o stare a materiei caracterizată prin anumite proprietăți calitative: capacitatea sau incapacitatea de a menține volumul și forma, prezența sau absența ordinii pe distanță lungă și scurtă și altele. O schimbare a stării de agregare poate fi însoțită de o schimbare asemănătoare unui salt în energia liberă, entropia, densitatea și alte proprietăți fizice de bază. Există trei stări principale de agregare: solid, lichid și gazos. Uneori nu este complet corect să clasificăm plasma ca stare de agregare. Există și alte stări de agregare, de exemplu, cristalele lichide sau condensatul Bose-Einstein. Întrebarea 3 Gaz ideal, presiune gaz Un gaz ideal este un gaz în care nu există nicio forță de interacțiune între molecule. Presiunea unui gaz se datorează impactului moleculelor. Forța de presiune timp de 1 secundă pe o unitate de suprafață se numește presiunea gazului. P – presiunea gazului [pa] 1 mmHg Artă. =133 Pa P 0 (ro) \u003d 101325 Pa P= 1/3*m 0 *n*V 2- ecuația de bază a MKT n - concentrația moleculelor [m -3] n=N/V- concentrația de molecule V 2 - viteza medie pătratică P= 2/3*n*E K ecuații de bază P= n*k*T MKT E K - energie cinetică E K = 3/2kT(kT- kote) Alegerea unui sistem care distribuie o substanță gazoasă, după un criteriu care evaluează presiunea, nivelul de reducere și principiile de construcție a sistemelor de distribuție a conductelor de gaze (aceasta poate fi conducte inelare, fără fund și gaze mixte), se bazează pe baza economică. erori de calcul și caracteristici tehnice. Luând în considerare volumul, nuanțele structurale și proprietățile de densitate ale nivelului de gaz consumator, fiabilitatea și modul de siguranță al sistemului de alimentare cu gaz, în plus, clădirile locale și caracteristicile operaționale. Tipuri de conducte de gazSistemele de conducte de gaze sunt asociate cu nivelurile de presiune ale unei substanțe gazoase care se deplasează prin ele, sunt împărțite în următoarele tipuri: 1. Structura conductei de gaz cu prezența presiunii înalte de gradul I în condițiile presiunii de lucru a substanței gazoase în limitele de 0,71,3 MPa pentru substanța naturală și amestec gaz-aer și până la 1,7 MPa pentru GPL; 2. Conducta de gaz cu un nivel de presiune ridicat din a doua categorie în condiții de presiune în limita 0,40,7 MPa; 3. O structură de gazoduct cu indicatori de presiune medie are o presiune de funcționare în 0,0060,4 MPa; 4. Nivel de presiune joasă a canalului de gaz până la 0,006Mpa.  Tipuri de sisteme de alimentare cu gazSistemul de alimentare cu gaz poate fi de următoarele tipuri: 1. Mononivel, în care gazul este furnizat consumatorilor numai printr-o conductă de gaze produs de aceiași indicatori de presiune (fie cu indicatori scăzuti, fie cu indicatori medii); 2. Două nivele, în care gazul este furnizat cercului de consumatori printr-o structură de conductă de gaz cu două tipuri diferite de presiune (indicatori de nivel mediu-scăzut sau mediu-ridicat 1 sau 2, sau indicatori înalți de categoria 2 scăzut); 3. Trei nivele, în care trecerea unei substanțe gazoase se realizează printr-o conductă de gaz cu trei presiuni (înaltă primul sau al doilea nivel, mediu și scăzut); 4. Multinivel, în care gazul se deplasează de-a lungul conductelor de gaz cu patru tipuri de presiune: înaltă 1 și 2 niveluri, medie și scăzută. Sistemele de gazoducte cu diferite presiuni, care sunt incluse în sistemul de alimentare cu gaz, trebuie conectate prin fracturare hidraulică, KDD.  Pentru instalațiile industriale de căldură și echipamentele cazanelor care sunt separate de conductele de gaz, este acceptabilă utilizarea unei substanțe gazoase cu o presiune disponibilă în 1,3 MPa, cu condiția ca astfel de indicatori de presiune să fie necesari pentru specificul procesului tehnic. Este imposibil să se instaleze un sistem de conducte de gaze cu un indice de presiune mai mare de 1,2 MPa pentru o clădire rezidențială cu mai multe etaje într-o zonă populată, în zonele în care sunt amplasate clădiri publice, în locuri în care se află un număr mare de persoane, pt. de exemplu, o piață, un stadion, un centru comercial, o clădire de teatru. Sistemele actuale de distribuție ale liniei de alimentare cu gaze constau dintr-o compoziție complexă și complexă de structuri, care, la rândul lor, iau forma unor elemente de bază precum inelul de gaz, rețelele de fund și rețele mixte cu indicatori de presiune joasă, medie și înaltă. Sunt așezate în zone urbane, alte așezări, în inima cartierelor sau clădirilor. În plus, acestea pot fi amplasate pe traseele unei stații de distribuție a gazelor, punct și instalație de control al gazelor, un sistem de comunicații, un sistem de instalații automate și echipamente telemecanice. Întreaga structură trebuie să asigure fără probleme alimentarea cu gaz de consum. Proiectarea trebuie să aibă un dispozitiv de deconectare, care este direcționat către elementele și secțiunile individuale ale conductei de gaz pentru repararea și eliminarea situațiilor de urgență. Printre altele, asigură transportul fără probleme a substanțelor gazoase persoanelor consumatoare de gaz, are un mecanism simplu, funcționare sigură, fiabilă și convenabilă. Este necesar să se proiecteze alimentarea cu gaz a întregii regiuni, oraș sau sat pe baza desenelor schematice și a amenajării zonei, a planului general al orașului, ținând cont de dezvoltarea pe termen lung. Toate elementele, dispozitivele, mecanismele și părțile cheie din sistemul de alimentare cu gaz ar trebui să fie utilizate la fel. Merită să alegeți un sistem de distribuție și principii pentru construirea unei conducte de gaze (inelare, fundătură, mixtă) pe baza operațiunilor de decontare tehnică și economică, ținând cont de volumul, structura și densitatea consumului de gaze. Sistemul selectat trebuie să fie de cea mai mare eficiență, din punct de vedere economic, și trebuie să includă procese de construcție și să poată pune în funcțiune parțial sistemul de alimentare cu gaz.  Clasificarea conductelor de gazPrincipalele părți ale sistemului de alimentare cu gaz sunt structurile conductelor de gaz, care au tipuri în funcție de presiunea și scopul gazului. În funcție de cei mai mari indicatori de presiune a gazului care sunt transportați, structurile conductelor de gaz sunt împărțite în următoarele: 1. Structura conductei de gaze cu presiuni de prim nivel ridicate în condiții de presiuni ale substanțelor gazoase mai mari de 0,7 MPa, până la 1,7 MPa pentru SGU; 2. Un produs de conductă de gaz cu semne de presiune înaltă de al doilea nivel la un regim mai mare de 0,4 MPa și până la 0,7 MPa; 3. Sârmă cu un nivel mediu al indicatorilor de presiune peste 0,005 MPa și variază până la 0,4 MPa; 4. Design de performanță scăzută, și anume până la 0,004MPa. Un sistem de conducte de gaz cu semne de presiune scăzută este utilizat pentru a transporta gazul în clădiri rezidențiale și clădiri publice, în unități de alimentație publică, precum și în camerele de cazane și întreprinderile casnice. Este permisă conectarea instalațiilor micilor consumatori și a camerelor cazanelor la sistemul de conducte de gaze de joasă presiune. Dar utilitățile mari nu ar trebui să fie conectate la linii cu indicatori de presiune scăzută, deoarece nu are sens să muți o cantitate mare de gaz prin ea, nu are un beneficiu economic.
Linia de gaz de înaltă presiune a orașului este considerată linia principală care alimentează imensul oraș. Este realizat ca un imens, semi-inel sau are aspect radial. Prin intermediul acestuia, substanța gazoasă este furnizată prin fracturare hidraulică rețelei cu niveluri medii și înalte, pe lângă întreprinderile industriale mari, al căror proces tehnologic presupune prezența gazului cu un mod de funcționare mai mare de 0,8 MPa. Sistemul de alimentare cu gaz al orașuluiIndicatori de presiune a gazului în conductă de până la 0,003 MPa Sistemul de alimentare cu gaz al orașului este un mecanism serios, care include facilități, dispozitive tehnice și conducte care asigură trecerea gazelor către destinație și îl distribuie între întreprinderi, utilități, consumatori, în funcție de cerere. Acesta include următoarele structuri: 2. Stație de control al gazelor; 3. Punct de control al gazelor; 4. Echipamente de control al gazelor; 5. Dispozitiv de control și sistem de control automat; 6. Dispozitive de expediere; Furnizarea unei substanțe gazoase vine printr-o conductă de gaz prin stații de control al gazelor direct la conducta de gaz a orașului. La stația de distribuție a gazelor, valorile presiunii cad prin intermediul supapelor automate de pe regulator și rămân neschimbate la nivelul necesar pentru consumul urban pe tot parcursul timpului. Specialiștii tehnici includ în schema GDS un sistem care asigură automat protecție. În plus, garantează menținerea indicatoarelor de presiune în linia orașului și, de asemenea, asigură că acestea nu depășesc nivelul permis. De la posturile de control al gazelor, substanța gazoasă prin conducta de gaz ajunge la consumatori. Întrucât elementul principal al sistemelor urbane de alimentare cu gaze sunt liniile de gaz, constând din diferențele de presiune ale conductelor de gaz, pot fi prezentate în următoarele tipuri: 1. Linie cu semne de presiune scăzută până la 4 kPa; 2. Linie cu valori medii ale presiunii de până la 0,4 MPa; 3. Rețea cu regim de presiune ridicată de al doilea nivel până la 0,7 MPa; 4. Rețele cu citiri mari ale primului nivel până la 1,3 MPa. Prin structurile de conducte de gaze cu indicatori de presiune scăzută, gazul se deplasează și este distribuit într-o clădire rezidențială și publică și în diferite spații, precum și în atelierele întreprinderilor casnice. Într-o conductă de gaz situată într-o zonă rezidențială, sunt permise indicatoare de presiune de până la 3 kPa, iar în incinta unei întreprinderi de uz casnic și clădiri publice până la 5 kPa. De regulă, presiunile scăzute sunt menținute în linie (până la 3 kPa) și încearcă să conecteze toate structurile la o conductă de gaz care nu are un regulator de presiune a gazului. În conductele de gaz cu presiune medie și înaltă (0,6 MPa), produsul gazos este furnizat prin fracturare hidraulică la liniile cu presiune joasă și medie. Există un dispozitiv de siguranță în interiorul unității de fracturare hidraulică care funcționează automat. Elimină șansele scăderii presiunii de la un nivel scăzut, mai mare decât o valoare acceptabilă. Prin comunicații similare prin GRU, substanța gazoasă este furnizată și în sediile întreprinderilor industriale și instituțiilor municipale. Conform reglementărilor actuale, cea mai mare presiune pentru întreprinderile industriale, municipale și agricole, precum și pentru instalațiile de sisteme de încălzire, este admisă în limita a 0,6 MPa, iar pentru întreprinderile casnice și clădirile adiacente în limita a 0,3 MPa. Alimentarea cu gaz cu un indice de presiune de cel mult 0,3 MPa este permisă pentru instalațiile care sunt situate pe fațadele unei clădiri rezidențiale sau ale unei clădiri publice. Structurile de gazoducte cu regim mediu și ridicat sunt rețelele de distribuție ale orașului. O structură de gazoduct cu semne de presiune ridicată este utilizată exclusiv în orașele metropolitane. Spațiile industriale pot fi conectate la o rețea de presiune medie și înaltă fără a utiliza regulatoare, desigur, dacă aceasta se bazează pe calcule tehnice și economice. Sistemele urbane sunt construite după o ierarhie, care, la rândul ei, este împărțită în funcție de presiunea conductei de gaz. Ierarhia are mai multe niveluri: 1. Conductele cu presiune mare și medie stau la baza gazoductelor urbane. Rezervarea se face cu ajutorul sonerii și duplicarea locurilor individuale. O rețea fără margini poate fi doar în orașe mici. Substanța gazoasă se deplasează treptat prin niveluri scăzute de presiune, este produsă de vibrațiile de pe supapa de reglare a fracturării hidraulice și se află la un nivel constant. Dacă există mai mulți consumatori diferiți de gaz într-o secțiune, este permisă așezarea conductelor de gaz cu presiuni diferite în paralel. Dar designul cu presiune mare și medie creează o singură rețea în oraș, care are nuanțe hidraulice. 2. Rețea de joasă presiune. Furnizează gaz la o varietate de consumatori. Designul rețelei este creat cu caracteristici mixte, în timp ce numai conductele principale de gaze sunt bucle, în alte cazuri sunt create punctele fără fund. O conductă de gaz de joasă presiune nu poate separa un râu, un lac sau o râpă, precum și o cale ferată, o autostradă. Nu poate fi așezat de-a lungul zonelor industriale, deci nu poate face parte dintr-o singură rețea hidraulică. Un design de rețea de performanță scăzută este creat ca o linie locală care are mai multe surse de alimentare prin care este furnizat gaz. 3. Construcția cu gaz a unei clădiri rezidențiale sau a clădirii publice, a atelierului industrial sau a întreprinderii. Nu sunt rezervate. Presiunea depinde de scopul rețelei și de nivelul necesar instalației. În funcție de numărul de grade, sistemele de orașe sunt împărțite : 1. O rețea cu două niveluri este formată din linii de joasă și medie presiune sau linii de joasă și înaltă presiune. 2. Linia cu trei niveluri include sistemul de presiune joasă, medie și înaltă. 3. Rețeaua în trepte constă din structuri de conducte de gaz de toate nivelurile. Conducta de gaz a orașului cu presiune mare și medie este creată ca o singură linie care furnizează gaze întreprinderii, cazanelor, utilităților și fracturării hidraulice în sine. Este mult mai profitabil să se creeze o singură linie, spre deosebire de una separatoare pentru spațiile industriale și, în general, pentru o secție de gaze casnice. Alegeți un sistem de orașe bazat pe astfel de nuanțe: 1. Care este dimensiunea orașului. 2. Planul zonei urbane. 3. Clădiri din el. 4. Care este populația din oraș. 5. Caracteristicile tuturor întreprinderilor din oraș. 6. Perspective de dezvoltare a metropolei. După alegerea sistemului necesar, trebuie să se țină cont de faptul că acesta trebuie să îndeplinească cerințele de economie, siguranță și fiabilitate în utilizare. Exprimă simplitatea și ușurința în utilizare, sugerând oprirea secțiunilor sale individuale pentru lucrări de reparații. În plus, toate piesele, dispozitivele și dispozitivele de fixare din sistemul selectat trebuie să aibă același tip de piese. Gazul este furnizat orașului printr-o linie cu mai multe niveluri prin două conducte prin stație, ceea ce, la rândul său, crește nivelul de fiabilitate. Stația este conectată la o zonă de înaltă presiune, care se află la marginea liniilor orașului. Din această secțiune, gazul este alimentat inelelor cu presiune mare sau medie. Dacă nu este fezabilă și inacceptabilă să se creeze o rețea de conducte de gaz de înaltă presiune în centrul unei metropole, atunci acestea trebuie împărțite în două părți: o rețea de presiune medie în centru și o rețea de înaltă presiune la periferie. Pentru a putea opri părți ale conductei de gaz cu presiune înaltă și medie, secțiuni individuale cu presiune joasă, structuri din clădiri rezidențiale, ateliere industriale și incinte montează dispozitive care închid sau, pur și simplu, robinete speciale (vezi). Vana trebuie instalată la intrare și la ieșire, pe ramurile gazoductului stradal, la intersecția diferitelor obstacole, instalații feroviare și drumuri. Pe liniile externe, o supapă este instalată în puț împreună cu afișarea valorilor temperaturii și tensiunii. În plus, asigură o instalare și demontare confortabilă a elementelor de închidere ale supapei. Fântâna trebuie amplasată, având în vedere distanța de doi metri față de clădiri sau garduri. Numărul de bariere ar trebui să fie justificat și să fie cât mai minim posibil. La intrarea în cameră, supapa este instalată pe perete, în timp ce este necesar să se mențină un anumit decalaj față de uși și ferestre. Dacă armătura este situată peste 2 metri, este necesar să se prevadă un loc cu o scară pentru a o putea deservi. În cabane, în cele mai multe cazuri, gazul este furnizat prin rețele cu presiune medie, dar nu și cu presiune joasă. În primul rând, oferă un dispozitiv de control suplimentar, deoarece indicatorii de presiune sunt mai mari. În al doilea rând, cazanele pe gaz au câștigat recent popularitate, atunci doar la presiune medie poate fi furnizat gazul în cantitatea necesară consumatorilor. Prin gazificare în condiții de presiune scăzută, performanța dispozitivului final va scădea. De exemplu, dacă o presiune de aproximativ 300 este considerată acceptabilă iarna, atunci dacă vă îndepărtați de fracturarea hidraulică, indicatorii pentru consumatori vor scădea la 120. Înainte de îngheț, presiunea gazului este suficientă. Dar dacă vine un îngheț sever și toată lumea începe încălzirea cu cazane pe gaz, pornind puterea maximă, presiunea asupra proprietarilor cabanei de la periferie scade semnificativ. Și când presiunea este sub 120, încep să apară probleme pentru proprietarii cazanelor, de exemplu, instalația cazanului se stinge sau arată că alimentarea cu gaz a fost oprită. În condiții de alimentare cu presiune medie, gazul în stare comprimată se deplasează prin conductă. Mai departe, prin intermediul regulatorului, presiunea scade la cote scăzute, iar centrala funcționează fără probleme. După cum știți, multe substanțe din natură pot fi în trei stări de agregare: solid, lichidși gazos. Doctrina proprietăților materiei în diferite stări de agregare se bazează pe idei despre structura atomică și moleculară a lumii materiale. Teoria molecular-cinetică a structurii materiei (MKT) se bazează pe trei prevederi principale:
Aceasta înseamnă că starea agregată a unei substanțe depinde de poziția relativă a moleculelor, de distanța dintre ele, de forțele de interacțiune dintre ele și de natura mișcării lor. Interacțiunea particulelor de materie în stare solidă este cea mai pronunțată. Distanța dintre molecule este aproximativ egală cu propriile dimensiuni. Acest lucru duce la o interacțiune suficient de puternică, care privează practic particulele de posibilitatea de a se mișca: ele oscilează în jurul unei anumite poziții de echilibru. Își păstrează forma și volumul. Proprietățile lichidelor sunt explicate și prin structura lor. Particulele de materie din lichide interacționează mai puțin intens decât în solide și, prin urmare, își pot schimba locația brusc - lichidele nu își păstrează forma - sunt fluide. Lichidele păstrează volumul. Un gaz este o colecție de molecule care se mișcă aleatoriu în toate direcțiile, independent unele de altele. Gazele nu au o formă proprie, ele ocupă întregul volum care le este pus la dispoziție și se comprimă ușor. Există o altă stare a materiei - plasma. Plasma este un gaz parțial sau complet ionizat în care densitățile sarcinilor pozitive și negative sunt aproape aceleași. Când este încălzită suficient, orice substanță se evaporă, transformându-se într-un gaz. Dacă temperatura crește în continuare, procesul de ionizare termică va crește brusc, adică moleculele de gaz vor începe să se descompună în atomii lor constitutivi, care apoi se vor transforma în ioni. Model gaz ideal. Relația dintre presiune și energia cinetică medie. Pentru a clarifica tiparele care guvernează comportamentul unei substanțe în stare gazoasă, se ia în considerare un model idealizat de gaze reale, un gaz ideal. Acesta este un gaz ale cărui molecule sunt considerate puncte materiale care nu interacționează între ele la distanță, ci interacționează între ele și cu pereții vasului în timpul coliziunilor. Gaz ideal – este un gaz a cărui interacțiune între molecule este neglijabilă. (Ec>>Ep) Un gaz ideal este un model inventat de oameni de știință pentru a înțelege gazele pe care le observăm în natură în realitate. Este posibil să nu descrie niciun gaz. Nu se aplică atunci când gazul este foarte comprimat când gazul devine lichid. Gazele reale se comportă ca gazele ideale atunci când distanța medie dintre molecule este de multe ori mai mare decât dimensiunile lor, de exemplu. la presiuni suficient de mari. Proprietățile ideale ale gazului:
Starea unei anumite mase a unei substante gazoase se caracterizeaza prin marimi fizice dependente reciproc numite parametrii de stare. Acestea includ volumV, presiunepsi temperaturaT. Volumul de gaz notat V. Volum gazul coincide întotdeauna cu volumul vasului pe care îl ocupă. Unitatea SI de volum m 3. Presiune– mărime fizică egală cu raportul forțeiFacţionând asupra unui element de suprafaţă perpendicular pe acesta, pe zonăSacest element. p = F/ S Unitatea de măsură a presiunii în SI pascal[Pa] Până acum, au fost folosite unități de presiune în afara sistemului: atmosfera tehnica 1 la = 9,81-104 Pa; atmosfera fizica 1 atm = 1,013-105 Pa; milimetri de mercur 1 mmHg articol = 133 Pa; 1 atm = = 760 mmHg Artă. = 1013 hPa. Cum se generează presiunea gazului? Fiecare moleculă de gaz, lovind peretele vasului în care se află, acționează asupra peretelui cu o anumită forță pentru o perioadă scurtă de timp. Ca urmare a impacturilor aleatorii asupra peretelui, forța tuturor moleculelor pe unitatea de suprafață a peretelui se modifică rapid cu timpul în raport cu o anumită valoare (medie). Presiunea gazuluiapare ca urmare a impactului haotic al moleculelor asupra pereților vasului în care se află gazul. Folosind modelul de gaz ideal, se poate calcula presiunea gazului pe peretele vasului. În procesul de interacțiune a unei molecule cu peretele vasului, între ele apar forțe care se supun celei de-a treia legi a lui Newton. Ca urmare, proiecția υ X viteza moleculei perpendiculară pe perete își schimbă semnul în sens opus, iar proiecția υ y viteza paralelă cu peretele rămâne neschimbată. Instrumentele care măsoară presiunea se numesc manometre. Manometrele înregistrează forța de presiune medie în timp pe unitatea de suprafață a elementului său sensibil (membrană) sau a altui receptor de presiune.
Manometre de lichid:
Manometru metalic- pentru a măsura presiuni mari. Partea sa principală este un tub curbat A, al cărui capăt deschis este lipit de tubul B, prin care curge gazul, iar capătul închis este conectat la săgeată. Gazul intră prin robinet și tubul B în tubul A și îl desface. Capătul liber al tubului, în mișcare, antrenează mecanismul de transmisie și săgeata. Scara este gradată în unități de presiune.
Ecuația de bază a teoriei molecular-cinetice a unui gaz ideal. Ecuația de bază a MKT: presiunea unui gaz ideal este proporțională cu produsul dintre masa moleculei, concentrația moleculelor și pătratul mediu al vitezei moleculelor. p= 1/3m 0· n v 2 m 0 este masa unei molecule de gaz; n = N/V este numărul de molecule pe unitate de volum sau concentrația de molecule; v 2 - viteza medie pătratică a moleculelor. Deoarece energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor este E \u003d m 0 * v 2 /2, apoi înmulțind ecuația de bază MKT cu 2, obținem p \u003d 2/3 n (m 0 v 2) / 2 \ u003d 2/3 E n p = 2/3 E n Presiunea gazului este egală cu 2/3 din energia cinetică medie a mișcării de translație a moleculelor conținute într-o unitate de volum de gaz. Deoarece m 0 n = m 0 N/V = m/V = ρ, unde ρ este densitatea gazului, avem p= 1/3 ρv 2 Legea gazelor unite. Se numesc mărimi macroscopice care caracterizează în mod unic starea unui gazparametrii termodinamici ai gazului. Cei mai importanți parametri termodinamici ai unui gaz sunt acestavolumV, presiunea p și temperatura T. Orice modificare a stării unui gaz se numeșteproces termodinamic. În orice proces termodinamic, parametrii gazului care îi determină starea se schimbă. Se numește raportul dintre valorile anumitor parametri la începutul și la sfârșitul procesuluilegea gazelor. Se numește legea gazului care exprimă relația dintre toți cei trei parametri ai gazuluilegea unificată a gazelor. p = nkT Raport p = nkT care raportează presiunea unui gaz de temperatura și concentrația sa de molecule, a fost obținut pentru modelul unui gaz ideal, ale cărui molecule interacționează între ele și cu pereții vasului numai în timpul ciocnirilor elastice. Acest raport poate fi scris sub o altă formă, stabilindu-se o relație între parametrii macroscopici ai gazului - volumul V, presiune p, temperatura T iar cantitatea de materie ν. Pentru a face acest lucru, trebuie să utilizați egalitățile unde n este concentrația de molecule, N este numărul total de molecule, V este volumul de gaz Atunci primim fie Deoarece N rămâne neschimbat la o masă constantă de gaz, Nk este un număr constant, ceea ce înseamnă La o masă constantă de gaz, produsul dintre volum și presiune, împărțit la temperatura absolută a gazului, este aceeași valoare pentru toate stările acestei mase de gaz. Ecuația care stabilește relația dintre presiunea, volumul și temperatura unui gaz a fost obținută la mijlocul secolului al XIX-lea de către fizicianul francez B. Clapeyron și este adesea numită Ecuația Claiperon. Ecuația Claiperon poate fi scrisă sub altă formă. p = nkt, dat fiind
Aici N este numărul de molecule din vas, ν este cantitatea de substanță, N A este constanta Avogadro, m este masa gazului din vas, M este masa molară a gazului. Ca rezultat, obținem:
Produsul constantei Avogadro N A princonstanta lui Boltzmannk se numește constantă de gaz universală (molară). și este marcat cu litera R. Valoarea sa numerică în SI R= 8,31 J/mol K Raport
numit ecuația de stare a gazelor ideale. În forma pe care am primit-o, a fost înregistrată pentru prima dată de D. I. Mendeleev. Prin urmare, se numește ecuația de stare a gazului ecuația Clapeyron–Mendeleev.` Pentru un mol de orice gaz, acest raport ia forma: pV=RT Hai să instalăm semnificația fizică a constantei molare a gazelor. Să presupunem că într-un anumit cilindru sub piston, la temperatura E, există 1 mol de gaz, al cărui volum este V. Dacă gazul este încălzit izobar (la presiune constantă) cu 1 K, pistonul se va ridica la o înălțime Δh , iar volumul gazului va crește cu ΔV. Să scriem ecuația pV=RT pentru gaz încălzit: p (V + ΔV) = R (T + 1) iar din această ecuație se scade ecuația pV=RT corespunzătoare stării gazului înainte de încălzire. Se obține pΔV = R ΔV = SΔh, unde S este aria bazei cilindrului. Înlocuiți în ecuația rezultată: pS = F este forța de presiune. Se obține FΔh = R, iar produsul dintre forța și deplasarea pistonului FΔh = A este munca de deplasare a pistonului, efectuată de această forță împotriva forțelor externe în timpul expansiunii gazului. Prin urmare, R = A. Constanta universală (molară) a gazului este numeric egală cu munca pe care o face 1 mol de gaz atunci când este încălzit izobar cu 1 K.  
|
