Влияние на атмосферното налягане върху главата на помпата

Често търсим отговор на въпроса каква е причината помпите да не могат да вдигат вода от дълбочина над 9 метра. С удоволствие ще ви разкажем за това в нашата статия.

Първо, малко историческа справка по темата:

Веднъж, през 1640 г., италианският херцог от Тоскана реши по всякакъв начин да организира фонтан на терасата на двореца си. За тези цели работниците изградиха тръбопровод и помпа с такава дължина, за да доставят вода от най-близкия резервоар, което беше безпрецедентно за това време. След завършване на строителството изведнъж се оказа, че идеята не работи - водата в системата се издига само на 10,3 метра над нивото на езерото.

Каква е загадката: предположението е направено от самия ученик на Галилей Торичели. Той излезе с идеята, че водата през системата може да се издигне под въздействието на гравитацията на атмосферата, която притиска повърхността на резервоара. Оказа се, че водна колона с височина 10,3 метра точно балансира това налягане - следователно водата е по-висока и не може да се издигне. За експеримента ученият взе дълга стъклена тръба и я напълни с живак, като притисна дупката с пръст и я обърна, спусна тръбата с отворения си край в съд, който също беше пълен с живак. Живакът се е държал по следния начин - не се е разлял, а е паднал малко в тръбата.

В резултат нивото на живачната колона беше фиксирано на височина 760 mm над повърхността на живака в съда. Оказа се, че теглото на живачна колона със сечение от 1 cm² = 1,033 kg, тоест е точно равно на теглото на водна колона от същия участък с височина 10,3 метра. Торичели осъзна, че именно с тази сила нашата атмосфера притиска всеки квадратен сантиметър от която и да е повърхност. Така, ако повторим експеримента, но използваме вода вместо живак, ще получим колона с вода, която ще бъде равна на 10,3 метра. Затова никога няма да попаднете на водни барометри - те биха били твърде обемисти и неудобни за работа.

За справка представяме следната формула: P = p • q • h

Формулата ви позволява да изчислите налягането на колоната с течност (P), което ще бъде равно на произведението на ускорението поради гравитацията (g), плътността на течността (ρ) и височината на колоната на течността (h )

Според формулата е ясно, че колкото по-ниско е атмосферното налягане (P), толкова по-ниска може да бъде височината на течността. По този начин - колкото по-високо живеете над морското равнище, например в планината, толкова по-ниска е дълбочината на помпата, която може да вдигне водата. Съответно има следния модел - колкото по-ниска е плътността на течността, толкова по-дълбоко тя може да бъде изпомпана и с по-голямата си плътност дълбочината на всмукване ще намалее.

Същият живак, когато създава идеални условия, може да бъде издигнат на височина не повече от 760 мм. Може да попитате - защо при изчисленията на Torricelli е получен воден стълб, равен на 10,3 m, а помпите могат да изпомпват само от дълбочина 9 метра? Тук няма трик, защото изчислението е направено при идеални условия и всяка теория няма да даде абсолютно точни стойности, тъй като тези формули са емпирични. И тогава винаги има загуби, които трябва да се вземат предвид: в смукателния тръбопровод, в самата помпа и във връзките. Следователно е невъзможно да се създаде вакуум в най-обикновените водни помпи, което би било достатъчно, за да се повиши водата по-високо.

В крайна сметка какво може да се научи от всичко описано по-горе:

Какво друго познавателно може да се каже:

Например, чрез повишаване на температурата на течността до + 60 ° C, всмукателният лифт е почти наполовина - това се дължи на повишаването на налягането на наситените пари.

Ако имате нужда от програми за изчисляване на загубата на налягане и глава, моля, вижте този раздел.