แรงดันน้ำมีหน่วยเป็นเมตรเท่ากัน ความดันอุทกสถิต

ไม่มีใครคิดถึงแรงดันน้ำในแหล่งน้ำจนกว่าคุณจะนึกถึงตัวเอง: น้ำไหลจากก๊อกน้ำและดูเหมือนว่าจะไหลได้ดี แต่หลังจากผ่านไปสองสามนาทีกระแสน้ำจะมีลักษณะคล้ายด้ายเส้นเล็ก จากนั้นผู้อยู่อาศัยในอาคารสูงที่ตื่นตระหนกก็เริ่มรู้ว่าเกิดอะไรขึ้นกับแรงดันน้ำและควรเป็นอย่างไรภายใต้สภาวะปกติ

วิธีวัดแรงดันน้ำในระบบ

คำถามจะหายไปหากคุณได้ติดตั้งแล้ว ระดับความดันที่เข้าสู่ระบบ ถ้าไม่อย่างนั้นคุณจะต้องการ 5 นาทีและสิ่งที่เป็นประโยชน์ดังต่อไปนี้

เกจวัดแรงดันน้ำ.

ข้อต่อเกลียวในขนาด 1/2 นิ้ว.

ท่อที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางเหมาะสม

ที่หนีบหนอน

เทปพันท่อประปา

ชลานเราติดปลายด้านหนึ่งไว้ที่เกจวัดความดัน และอีกปลายหนึ่งอยู่ที่ข้อต่อ เราแก้ไขที่หนีบ ไปเข้าห้องน้ำกันเถอะ เราคลายเกลียวหัวฝักบัวแล้ววางเข้าที่ สหภาพแรงงาน- ซ้ำแล้วซ้ำเล่า เปลี่ยนน้ำระหว่างโหมดฝักบัว-ก๊อกน้ำเพื่อไล่ออก ล็อคอากาศ- หากข้อต่อรั่วก็ให้ปิดการเชื่อมต่อ เทปของช่างประปา- พร้อม. ดูสเกลเกจวัดแรงดันครับและหาแรงดันในการจ่ายน้ำ

ตัวเลือกที่มีท่อ สากล- อย่างไรก็ตาม แทนที่จะใช้สายยางที่มีแคลมป์ คุณสามารถใช้อะแดปเตอร์กับเต้ารับได้ 1/2 นิ้ว เกลียวอะแดปเตอร์ทางเข้าที่ต้องการนั้นขึ้นอยู่กับเกลียวของเกจวัดความดันเฉพาะ ( เมตริก, 3/8 , 1/4 ).

หน่วยความดัน: ตารางการแปลงปริมาณทางกายภาพ

มีดังกล่าว ปริมาณทางกายภาพเกี่ยวข้องโดยตรงหรือโดยอ้อมกับแรงดันของเหลว:

ขนาดเสาน้ำ- หน่วยวัดความดันที่ไม่ใช่ระบบ เท่ากับความดันอุทกสถิตของความสูงของน้ำหนึ่งคอลัมน์ 1 มิลลิเมตร กระทำบนฐานแบนที่อุณหภูมิของน้ำ 4 °C ที่ค่าความหนาแน่นปกติ ใช้สำหรับการคำนวณไฮดรอลิก

บาร์- ประมาณเท่าๆ กัน 1 บรรยากาศหรือ 10 เมตรน้ำ. เช่นเพื่อให้เครื่องล้างจานทำงานได้อย่างราบรื่นและ เครื่องซักผ้าจำเป็นต้องมีแรงดันน้ำ 2 บาร์และสำหรับการทำงานของอ่างจากุซซี่ - แล้ว 4 บาร์.

บรรยากาศทางเทคนิค- จุดศูนย์ถือเป็นค่าความดันบรรยากาศที่ระดับมหาสมุทรโลก บรรยากาศหนึ่งมีค่าเท่ากับความดันที่เกิดขึ้นเมื่อมีแรงกระทำ 1 กิโลกรัมต่อพื้นที่ 1 ซม.²

โดยปกติแล้วจะวัดความดันเป็นหน่วย บรรยากาศหรือ บาร์- หน่วยเหล่านี้มีความหมายต่างกัน แต่อาจเทียบเคียงกันได้

แต่ก็มีเช่นกัน หน่วยอื่นๆ:

ปาสคาล- หน่วยวัดจากระบบหน่วยสากล ปริมาณทางกายภาพ (เอสไอ) ความกดดันที่หลายๆ คนคุ้นเคยจากหลักสูตรฟิสิกส์ของโรงเรียน 1 ปาสกาลคือพลังเข้า 1 นิวตันในพื้นที่ 1 ตร.ม.

พีเอสไอ- ปอนด์ต่อตารางนิ้ว มันถูกใช้อย่างแข็งขันในต่างประเทศ แต่ใน ปีที่ผ่านมาเข้ามาใช้ในประเทศของเราด้วย 1 PSI = 6894.75729 ปาสกาล(ดูตารางด้านล่าง) บนเกจวัดแรงดันรถยนต์ มักจะมีการทำเครื่องหมายมาตราส่วนไว้ด้วย พีเอสไอ.

โต๊ะ การแปลงหน่วยการวัดดูเหมือนว่า:

	ปาสคาล(พ่อ)	บาร์ (บาร์, บาร์)	บรรยากาศทางเทคนิค (ที่, ที่)	มิลลิเมตรปรอท (มม.ปรอท, มม.ปรอท,ทอร์,ทอร์)	เมตรน้ำ (ม. น้ำ, ม. H 2 O)	แรงปอนด์ต่อตารางเมตร นิ้ว (psi)
1 ป	1 นิวตัน/เมตร2	10 −5	10.197×10 −6	7.5006×10 −3	1.0197×10 −4	145.04×10 −6
1 บาร์	10 5	1×10 6 ไดน์/ซม.2	1,0197	750,06	10,197	14,504
1 ตู้เอทีเอ็ม	98066,5	0,980665	1 กก.เอฟ/ซม.2	735,56	10	14,223
1 ตู้เอทีเอ็ม	101325	1,01325	1,033	760	10,33	14,696
1 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ.	133,322	1.3332×10 −3	1.3595×10 −3	1 มิลลิเมตรปรอท ศิลปะ.	13.595×10 −3	19.337×10 −3
น้ำ 1 ม ศิลปะ.	9806,65	9.80665×10 −2	0,1	73,556	น้ำ 1 ม ศิลปะ.	1,4223
1 ปอนด์ต่อตารางนิ้ว	6894,76	68.948×10 −3	70.307×10 −3	51,715	0,70307	1 ปอนด์/ใน 2

ตาม สนิปและพระราชกฤษฎีกาของรัฐบาลสหพันธรัฐรัสเซียว่าด้วยขั้นตอนการจัดหา สาธารณูปโภคพลเมือง” เป็นที่ยอมรับ สูงสุดค่าแรงดันในระบบน้ำประปาไม่ควรเกิน 6 บรรยากาศ ต่ำกว่า- ไม่น้อย 0,2 บรรยากาศ. แรงดันที่มากขึ้นอาจทำให้ท่อเก่าแตกได้ และหากมีแรงดันน้อยลงก็อกจะไม่ทำงาน

เหมาะสมที่สุดแรงดันน้ำในการจ่ายน้ำจะต้องเป็นเช่นนั้นเพื่อให้แน่ใจว่า ทุกอพาร์ตเมนต์โดยไม่คำนึงถึงจำนวนชั้น เงื่อนไขที่ยอมรับได้คือเมื่อคุณสามารถใช้พร้อมกันได้ หลายจุดรับน้ำ เช่น อาบน้ำล้างผักในครัว

แรงดันน้ำ เมื่อเข้าสู่เครือข่ายภายในแต่ละอพาร์ทเมนต์ควรอยู่ระหว่าง 0,3 ก่อน 4,5 บรรยากาศหรือบาร์สำหรับ น้ำร้อนและจาก 0,3 ก่อน 6,0 บรรยากาศหนาวเย็น

แรงดันน้ำต่ำในการจ่ายน้ำ ทำให้เกิดความไม่สะดวกเมื่อใช้เครื่องใช้ในครัวเรือนจำนวนมากและป้องกัน ขั้นตอนการใช้น้ำใช้ฝักบัว

ความดันโลหิตต่ำหรือ แรงกดดันที่อ่อนแอน้ำ ตามคำนิยม อาจเกิดขึ้นได้ในระบบน้ำประปา ในกรณีดังต่อไปนี้

เพิ่มปริมาณน้ำในสาย- สิ่งนี้จะสังเกตได้ชัดเจนยิ่งขึ้นในฤดูร้อนและฤดูใบไม้ร่วงเมื่อฤดูกาลเริ่มต้น งานสวนและกักตุนเสบียงสำหรับฤดูหนาว เนื่องจากชาวเมืองบางกลุ่มโดยเฉพาะในต่างจังหวัดสามารถมีที่ดินปลูกไว้ตรงลานบ้านของตนได้ อาคารอพาร์ตเมนต์.

ปั๊มทำงานผิดปกติ- ที่สถานีจ่ายน้ำปั๊มอาจขัดข้องส่งผลให้อัตราการจ่ายน้ำลดลงอย่างมาก

การขาดแคลนไฟฟ้าที่สถานีสูบน้ำ- แน่นอนว่าผู้พักอาศัยในอาคารอพาร์ตเมนต์สังเกตเห็นว่าเมื่อไฟฟ้าดับน้ำประปาก็หยุดเช่นกัน

การอุดตัน ท่อน้ำ - เป็นไปได้ว่าตะกรันและเศษอื่นๆ เข้าสู่ระบบและอุดตันส่วนภายใน

น้ำรั่ว- เนื่องจากท่อแตก ความดันในระบบจึงลดลงอย่างรวดเร็วและไม่สามารถกลับคืนสภาพเดิมได้จนกว่าอุบัติเหตุจะหมดไป

ปัญหาหลายอย่างในเวลาเดียวกัน- โชคร้ายไม่เคยมาคนเดียว เหตุผลอาจมาบรรจบกันในช่วงเวลาที่ไม่เหมาะสมที่สุด

ผู้อยู่อาศัยในช่วงฤดูร้อนสามารถแก้ปัญหาได้ ความดันต่ำในแหล่งน้ำ ค่อนข้างง่าย: การใช้งานต่างๆ สถานีสูบน้ำหรือใช้น้ำประปาอัตโนมัติ

ผู้อยู่อาศัย หลายชั้นบ้านจะต้องทำงานหนัก สำหรับสิ่งนี้ก็เป็นสิ่งจำเป็น การร่างจดหมายรวมให้กับองค์กรจัดการโดยกำหนดให้ต้องให้บริการในรูปแบบที่เหมาะสมตามสัญญา และขอให้คำนวณการชำระค่าบริการคุณภาพต่ำอีกครั้ง

เพื่อเตรียมเอกสารที่คุณต้องการ บันทึกตัวชี้วัดอย่างเป็นทางการแรงดันน้ำบนเส้นนี้

เพิ่มแรงดันน้ำในอพาร์ตเมนต์เดี่ยว คุณสามารถทำเช่นนี้ได้:

ติดต่อสำนักงานการเคหะหรือฝ่ายพัฒนาเศรษฐกิจหรือสมาคมเจ้าของบ้านและองค์การจัดการ- ตามที่แสดงให้เห็นในทางปฏิบัติ ก็ยังคุ้มค่าที่จะทำ ร่วมกัน- ซึ่งจะเพิ่มโอกาสในการแก้ไขปัญหาได้ทันท่วงที หากไม่มีความช่วยเหลือจากภายนอก เจ้าหน้าที่รัฐบาลคุณควรพยายามเพิ่มแรงดันน้ำในอพาร์ทเมนท์ด้วยตัวเอง

ติดตั้งปั๊ม self-priming- อย่างไรก็ตามจะใช้น้ำทั้งหมดจากไรเซอร์ซึ่งจะกีดกันผู้อยู่อาศัยในชั้นล่างและชั้นบน

ติดตั้งปั๊ม- อุปกรณ์สามารถเพิ่มแรงดันในระบบได้

ติดตั้งถังเก็บ- คุณสามารถเชื่อมต่อกับมันได้ เครื่องใช้ไฟฟ้าเนื่องจากความดันจะเพิ่มขึ้น ถึงแม้จะไม่มากก็ตาม

ตัวเลือกสุดท้ายเหมาะอย่างยิ่งสำหรับผู้พักอาศัยในอาคารสูงในพื้นที่ที่น้ำประปาดับตามกำหนดเวลาที่ชัดเจน อุปกรณ์นี้ทำงานใน โหมดอัตโนมัติ.

ก่อน ด้วยตัวเองเพิ่มแรงดันน้ำในการจ่ายน้ำโดยใช้อุปกรณ์พิเศษเราขอแนะนำให้พยายามแก้ไขปัญหานี้อย่างสันติ ตามกฎแล้วสิ่งนี้จะให้ผลลัพธ์

ดูเหมือนว่าระบบประปาไม่ได้ให้เหตุผลมากนักในการเจาะเข้าไปในป่าของเทคโนโลยี กลไก หรือมีส่วนร่วมในการคำนวณอย่างพิถีพิถันสำหรับอาคาร แผนการที่ซับซ้อนที่สุด- แต่วิสัยทัศน์ดังกล่าวเป็นเพียงการมองท่อประปาอย่างผิวเผิน อุตสาหกรรมประปาที่แท้จริงไม่ได้ด้อยกว่าในเรื่องความซับซ้อนของกระบวนการแต่อย่างใด และเช่นเดียวกับอุตสาหกรรมอื่นๆ อีกหลายอุตสาหกรรมที่ต้องการ แนวทางแบบมืออาชีพ- ในทางกลับกัน ความเป็นมืออาชีพเป็นแหล่งสะสมความรู้ที่มั่นคงเกี่ยวกับระบบประปา มาดำดิ่ง (แม้จะไม่ลึกเกินไป) เข้าสู่การฝึกอบรมเรื่องท่อประปาเพื่อเข้าใกล้สถานะทางวิชาชีพของช่างประปาอีกขั้นหนึ่ง

พื้นฐานพื้นฐานของระบบชลศาสตร์สมัยใหม่เกิดขึ้นเมื่อเบลส ปาสกาลค้นพบว่าการกระทำของแรงดันของเหลวจะคงที่ในทุกทิศทาง การกระทำ ความดันของเหลวมุ่งตรงไปที่มุมฉากกับพื้นที่ผิว

หากวางอุปกรณ์วัด (เกจวัดความดัน) ไว้ใต้ชั้นของเหลวที่ระดับความลึกหนึ่งและหันองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนเข้าไป ด้านที่แตกต่างกันการอ่านค่าความดันจะยังคงไม่เปลี่ยนแปลงในตำแหน่งใดๆ ของเกจวัดความดัน

นั่นคือความดันของของไหลไม่ได้ขึ้นอยู่กับการเปลี่ยนทิศทางแต่อย่างใด แต่ความดันของเหลวในแต่ละระดับขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ความลึก หากย้ายมิเตอร์วัดความดันเข้าใกล้พื้นผิวของของเหลวมากขึ้น ค่าที่อ่านได้จะลดลง

ดังนั้นเมื่อดำน้ำ ค่าที่วัดได้จะเพิ่มขึ้น นอกจากนี้ ภายใต้เงื่อนไขการเพิ่มความลึกเป็นสองเท่า พารามิเตอร์ความดันก็จะเพิ่มขึ้นเป็นสองเท่าเช่นกัน

กฎของปาสคาลแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนถึงผลกระทบของแรงดันน้ำในสภาวะที่คุ้นเคยที่สุดสำหรับชีวิตสมัยใหม่

แน่นอนว่าเมื่อความเร็วกลายเป็นปัจจัย ทิศทางก็จะเข้ามามีบทบาท แรงที่ผูกติดกับความเร็วจะต้องมีทิศทางด้วย ดังนั้น กฎของปาสคาลจึงไม่ใช้กับตัวประกอบกำลังไดนามิกของการไหลของของไหล

ความเร็วของการไหลขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย รวมถึงการแยกมวลของเหลวทีละชั้น ตลอดจนความต้านทานที่เกิดจากปัจจัยต่างๆ

ปัจจัยแบบไดนามิกของความเฉื่อยและแรงเสียดทานจะเชื่อมโยงกับปัจจัยคงที่ หัวความเร็วและการสูญเสียแรงดันจะเชื่อมโยงกับหัวอุทกสถิตของของเหลว อย่างไรก็ตาม ส่วนหนึ่งของหัวความเร็วสามารถแปลงเป็นความดันสถิตย์ได้เสมอ

แรงซึ่งอาจเกิดจากแรงกดดันหรือแรงกดดันเมื่อจัดการกับของเหลว จำเป็นต่อการเริ่มต้นการเคลื่อนไหวของร่างกายหากร่างกายอยู่นิ่ง และมีอยู่ในรูปแบบใดรูปแบบหนึ่งเมื่อใด

ดังนั้น เมื่อใดก็ตามที่มีการตั้งค่าความเร็วการเคลื่อนที่ของของไหล ส่วนหนึ่งของความดันสถิตเริ่มต้นจะถูกนำมาใช้เพื่อจัดระเบียบความเร็วนี้ ซึ่งต่อมาจะมีเป็นความเร็วของความดัน

ปริมาณและอัตราการไหล

ปริมาตรของของเหลวที่ไหลผ่านจุดใดจุดหนึ่ง เวลาที่กำหนดถือเป็นปริมาณการไหลหรืออัตราการไหล ปริมาตรการไหลมักจะแสดงเป็นลิตรต่อนาที (ลิตร/นาที) และสัมพันธ์กับความดันสัมพัทธ์ของของไหล เช่น 10 ลิตรต่อนาที ที่ 2.7 atm

อัตราการไหล (ความเร็วของของไหล) ถูกกำหนดให้เป็น ความเร็วเฉลี่ยซึ่งของไหลเคลื่อนที่ผ่านจุดที่กำหนด โดยทั่วไปจะแสดงเป็นเมตรต่อวินาที (m/s) หรือเมตรต่อนาที (m/min) อัตราการไหลคือ ปัจจัยสำคัญเมื่อทำการสอบเทียบสายไฮดรอลิก

ปริมาตรและความเร็วของการไหลของของไหลถือเป็นตัวบ่งชี้ "ที่เกี่ยวข้อง" แบบดั้งเดิม ด้วยปริมาณการส่งที่เท่ากัน ความเร็วอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับหน้าตัดของข้อความ

ปริมาตรและอัตราการไหลมักถูกพิจารณาพร้อมกัน สิ่งอื่นๆ ทั้งหมดเท่ากัน (สมมติว่าปริมาตรอินพุตคงที่) อัตราการไหลจะเพิ่มขึ้นเมื่อหน้าตัดหรือขนาดของท่อลดลง และอัตราการไหลลดลงเมื่อหน้าตัดเพิ่มขึ้น

ดังนั้นการชะลอตัวของความเร็วการไหลจึงเกิดขึ้นในส่วนกว้างของท่อและในสถานที่แคบ ๆ ในทางกลับกันความเร็วจะเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน ปริมาตรน้ำที่ไหลผ่านแต่ละจุดควบคุมเหล่านี้ยังคงไม่เปลี่ยนแปลง

หลักการของเบอร์นูลลี

หลักการเบอร์นูลลีที่รู้จักกันดีนั้นมีพื้นฐานมาจากตรรกะที่ว่าการเพิ่มขึ้น (ตก) ในความดันของของไหลมักจะมาพร้อมกับความเร็วที่ลดลง (เพิ่มขึ้น) เสมอ ในทางกลับกัน การเพิ่ม (ลดลง) ในความเร็วของของไหลจะทำให้ความดันลดลง (เพิ่มขึ้น)

หลักการนี้รองรับปรากฏการณ์ทั่วไปของระบบประปาจำนวนหนึ่ง ตัวอย่างเล็กๆ น้อยๆ หลักการของเบอร์นูลลีมีหน้าที่ทำให้ม่านอาบน้ำ "หดเข้าด้านใน" เมื่อผู้ใช้เปิดน้ำ

ความแตกต่างของแรงกดระหว่างด้านนอกและด้านในทำให้เกิดแรงกดบนม่านอาบน้ำ ด้วยความพยายามอันแรงกล้านี้ ม่านจึงถูกดึงเข้าด้านใน

ให้กับผู้อื่น ตัวอย่างที่ชัดเจนคือขวดน้ำหอมแบบสเปรย์เมื่อสร้างบริเวณที่มีความกดอากาศต่ำเนื่องจากความเร็วลมสูง และอากาศก็พาของเหลวไปด้วย

หลักการของเบอร์นูลลีสำหรับปีกเครื่องบิน: 1 - แรงดันต่ำ; 2 — ความดันสูง- 3 — ไหลเร็ว; 4 — การไหลช้า; 5 - ปีก

หลักการของเบอร์นูลลียังแสดงให้เห็นด้วยว่าเหตุใดหน้าต่างในบ้านจึงมีแนวโน้มที่จะพังเองตามธรรมชาติในช่วงที่เกิดพายุเฮอริเคน ในกรณีเช่นนี้เป็นเรื่องอย่างยิ่ง ความเร็วสูงอากาศภายนอกหน้าต่างนำไปสู่ความจริงที่ว่าความดันภายนอกจะน้อยกว่าความดันภายในมาก โดยที่อากาศยังคงนิ่งอยู่

แรงที่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญเพียงแค่ผลักหน้าต่างออกไปด้านนอก ส่งผลให้กระจกแตก ดังนั้นเมื่อพายุเฮอริเคนรุนแรงเข้ามาใกล้ คุณจะต้องเปิดหน้าต่างให้กว้างที่สุดเท่าที่จะทำได้เพื่อปรับความดันภายในและภายนอกอาคารให้เท่ากัน

และอีกสองสามตัวอย่างเมื่อหลักการของเบอร์นูลลีทำงาน: การเพิ่มขึ้นของเครื่องบินพร้อมกับการบินตามมาเนื่องจากปีกและการเคลื่อนไหวของ "ลูกบอลโค้ง" ในกีฬาเบสบอล

ในทั้งสองกรณี จะทำให้เกิดความแตกต่างของความเร็วของอากาศที่ผ่านวัตถุจากด้านบนและด้านล่าง สำหรับปีกเครื่องบิน ความแตกต่างของความเร็วนั้นเกิดจากการเคลื่อนตัวของปีกนก ในกีฬาเบสบอล ก็คือการมีขอบหยัก

การปฏิบัติของช่างประปาที่บ้าน

เรามาดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดลองโดยใช้ลูกสูบดูดน้ำในท่อ ในช่วงเริ่มต้นของการทดลอง (รูปที่ 287) น้ำในท่อและในถ้วยอยู่ในระดับเดียวกัน และลูกสูบสัมผัสกับน้ำที่พื้นผิวด้านล่าง น้ำจะถูกกดทับลูกสูบจากด้านล่างโดยความดันบรรยากาศที่กระทำต่อผิวน้ำในถ้วย ความดันบรรยากาศก็ทำหน้าที่ที่ด้านบนของลูกสูบด้วย (เราจะถือว่าไม่มีน้ำหนัก) ในส่วนของมัน ลูกสูบตามกฎแห่งความเท่าเทียมกันของการกระทำและปฏิกิริยา กระทำต่อน้ำในท่อ โดยออกแรงกดบนนั้นเท่ากับความดันบรรยากาศที่กระทำบนพื้นผิวของน้ำในถ้วย

ข้าว. 287. การดูดน้ำเข้าท่อ จุดเริ่มต้นของการทดลอง: ลูกสูบอยู่ที่ระดับน้ำในถ้วย

ข้าว. 288. ก) เช่นเดียวกับในรูป 287 แต่เมื่อลูกสูบยกขึ้น b) กราฟแรงดัน

ให้เรายกลูกสูบขึ้นให้สูงขึ้นระดับหนึ่ง ในการทำเช่นนี้จะต้องใช้แรงที่พุ่งขึ้นด้านบน (รูปที่ 288, a) ความดันบรรยากาศจะดันน้ำเข้าไปในท่อตามลูกสูบ ตอนนี้คอลัมน์น้ำจะสัมผัสกับลูกสูบโดยกดด้วยแรงน้อยลงนั่นคือออกแรงกดบนลูกสูบน้อยลงกว่าเดิม ดังนั้นแรงดันต้านของลูกสูบที่มีต่อน้ำในท่อจึงน้อยลง ความดันบรรยากาศที่กระทำต่อผิวน้ำในถ้วยจะถูกปรับให้สมดุลโดยแรงดันของลูกสูบที่บวกกับแรงดันที่สร้างโดยคอลัมน์น้ำในท่อ

ในรูป 288, b แสดงกราฟความดันในแนวน้ำที่เพิ่มขึ้นในท่อ มายกลูกสูบกัน ความสูงที่มากขึ้น- น้ำจะเพิ่มขึ้นตามลูกสูบและคอลัมน์น้ำก็จะสูงขึ้น แรงกดดันที่เกิดจากน้ำหนักของเสาจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นความดันของลูกสูบที่ปลายด้านบนของเสาจะลดลง เนื่องจากความดันทั้งสองนี้ยังคงต้องรวมกันเท่ากับความดันบรรยากาศ ตอนนี้น้ำจะถูกกดทับลูกสูบด้วยแรงที่น้อยลงไปอีก ในการที่จะยึดลูกสูบให้อยู่กับที่ จะต้องออกแรงมากขึ้น เมื่อลูกสูบถูกยกขึ้น แรงดันน้ำบนพื้นผิวด้านล่างของลูกสูบจะทำให้ความดันบรรยากาศบนพื้นผิวด้านบนของลูกสูบสมดุลมากขึ้น

จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณใช้ท่อที่มีความยาวเพียงพอ และยกลูกสูบให้สูงขึ้นเรื่อยๆ? แรงดันน้ำที่ลูกสูบจะน้อยลงเรื่อยๆ ในที่สุดแรงดันน้ำบนลูกสูบและแรงดันลูกสูบต่อน้ำจะเป็นศูนย์ ที่ระดับความสูงของคอลัมน์นี้ ความดันที่เกิดจากน้ำหนักของน้ำในท่อจะเท่ากับความดันบรรยากาศ การคำนวณที่เราจะให้ในย่อหน้าถัดไปแสดงว่าความสูงของเสาน้ำควรเท่ากับ 10.332 ม. (ตามปกติ ความดันบรรยากาศ- เมื่อลูกสูบสูงขึ้น ระดับของคอลัมน์น้ำจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไป เนื่องจากแรงดันภายนอกไม่สามารถรักษาสมดุลของคอลัมน์ที่สูงกว่าได้: พื้นที่ว่างจะยังคงอยู่ระหว่างน้ำและพื้นผิวด้านล่างของลูกสูบ (รูปที่ 289, a ).

ข้าว. 289.ก) เช่นเดียวกับในรูป 288 แต่เมื่อลูกสูบถูกยกขึ้นเกินความสูงสูงสุด (10.33 ม.) b) กราฟความดันสำหรับตำแหน่งลูกสูบนี้ c) ในความเป็นจริง คอลัมน์น้ำไปไม่ถึงความสูงเต็มที่ เนื่องจากมีไอน้ำอยู่ อุณหภูมิห้องความดันประมาณ 20 มม.ปรอท ศิลปะ. และลดระดับบนของคอลัมน์ลงตามลำดับ ดังนั้นกราฟที่แท้จริงจึงมีจุดตัดด้านบน เพื่อความชัดเจน แรงดันไอน้ำจึงเกินจริง

ในความเป็นจริง พื้นที่นี้จะไม่ว่างเปล่าโดยสมบูรณ์ แต่จะเต็มไปด้วยอากาศที่ปล่อยออกมาจากน้ำ ซึ่งจะมีอากาศที่ละลายอยู่เสมอ นอกจากนี้ก็จะมีไอน้ำในบริเวณนี้ด้วย ดังนั้นความดันในช่องว่างระหว่างลูกสูบและคอลัมน์น้ำจะไม่เป็นศูนย์อย่างแน่นอน และความดันนี้จะลดความสูงของคอลัมน์ลงเล็กน้อย (รูปที่ 289, c)

การทดลองที่อธิบายไว้นั้นยุ่งยากมากเนื่องจากมีความสูงของเสาน้ำสูง หากทำการทดลองนี้ซ้ำโดยแทนที่น้ำด้วยปรอท ความสูงของเสาก็จะเล็กลงมาก อย่างไรก็ตามแทนที่จะใช้ท่อที่มีลูกสูบ การใช้อุปกรณ์ที่อธิบายไว้ในย่อหน้าถัดไปจะสะดวกกว่ามาก

173.1. ปั๊มดูดสามารถยกปรอทในท่อได้ความสูงสูงสุดเท่าใด หากความดันบรรยากาศเท่ากับ ?

เรามาดูรายละเอียดเพิ่มเติมเกี่ยวกับการทดลองโดยใช้ลูกสูบดูดน้ำในท่อ ในช่วงเริ่มต้นของการทดลอง (รูปที่ 287) น้ำในท่อและในถ้วยอยู่ในระดับเดียวกัน และลูกสูบสัมผัสกับน้ำที่พื้นผิวด้านล่าง น้ำจะถูกกดทับลูกสูบจากด้านล่างโดยความดันบรรยากาศที่กระทำต่อผิวน้ำในถ้วย ความดันบรรยากาศก็ทำหน้าที่ที่ด้านบนของลูกสูบด้วย (เราจะถือว่าไม่มีน้ำหนัก) ในส่วนของมัน ลูกสูบตามกฎความเท่าเทียมกันของการกระทำและปฏิกิริยา กระทำต่อน้ำในท่อ โดยออกแรงกดเท่ากับความดันบรรยากาศที่กระทำบนพื้นผิวของน้ำในถ้วย

ข้าว. 287. การดูดน้ำเข้าท่อ จุดเริ่มต้นของการทดลอง: ลูกสูบอยู่ที่ระดับน้ำในถ้วย

ข้าว. 288. ก) เช่นเดียวกับในรูป 287 แต่เมื่อลูกสูบยกขึ้น b) กราฟแรงดัน

ให้เรายกลูกสูบขึ้นให้สูงขึ้นระดับหนึ่ง ในการทำเช่นนี้จะต้องใช้แรงที่พุ่งขึ้นด้านบน (รูปที่ 288, a) ความดันบรรยากาศจะดันน้ำเข้าไปในท่อตามลูกสูบ ตอนนี้คอลัมน์น้ำจะสัมผัสกับลูกสูบโดยกดด้วยแรงน้อยลงนั่นคือออกแรงกดบนลูกสูบน้อยลงกว่าเดิม ดังนั้นแรงดันต้านของลูกสูบที่มีต่อน้ำในท่อจึงน้อยลง ความดันบรรยากาศที่กระทำต่อผิวน้ำในถ้วยจะถูกสมดุลโดยแรงดันของลูกสูบที่บวกกับแรงดันที่สร้างโดยคอลัมน์น้ำในท่อ

ในรูป 288, b แสดงกราฟความดันในแนวน้ำที่เพิ่มขึ้นในท่อ ถ้าเรายกลูกสูบให้สูงขึ้น น้ำก็จะเพิ่มขึ้นตามลูกสูบด้วย และคอลัมน์น้ำก็จะสูงขึ้น แรงกดดันที่เกิดจากน้ำหนักของเสาจะเพิ่มขึ้น ดังนั้นความดันของลูกสูบที่ปลายด้านบนของเสาจะลดลง เนื่องจากความดันทั้งสองนี้ยังคงต้องรวมกันเท่ากับความดันบรรยากาศ ตอนนี้น้ำจะถูกกดทับลูกสูบด้วยแรงที่น้อยลงไปอีก ในการที่จะยึดลูกสูบให้อยู่กับที่ จะต้องออกแรงมากขึ้น เมื่อลูกสูบถูกยกขึ้น แรงดันน้ำบนพื้นผิวด้านล่างของลูกสูบจะทำให้ความดันบรรยากาศบนพื้นผิวด้านบนของลูกสูบสมดุลมากขึ้น

จะเกิดอะไรขึ้นหากคุณใช้ท่อที่มีความยาวเพียงพอ และยกลูกสูบให้สูงขึ้นเรื่อยๆ? แรงดันน้ำที่ลูกสูบจะน้อยลงเรื่อยๆ ในที่สุดแรงดันน้ำบนลูกสูบและแรงดันลูกสูบต่อน้ำจะเป็นศูนย์ ที่ระดับความสูงของคอลัมน์นี้ ความดันที่เกิดจากน้ำหนักของน้ำในท่อจะเท่ากับความดันบรรยากาศ การคำนวณที่เราจะนำเสนอในย่อหน้าถัดไปแสดงให้เห็นว่าความสูงของเสาน้ำควรเท่ากับ 10.332 เมตร (ที่ความดันบรรยากาศปกติ) เมื่อลูกสูบสูงขึ้น ระดับของคอลัมน์น้ำจะไม่เพิ่มขึ้นอีกต่อไป เนื่องจากแรงดันภายนอกไม่สามารถรักษาสมดุลของคอลัมน์ที่สูงกว่าได้: พื้นที่ว่างจะยังคงอยู่ระหว่างน้ำและพื้นผิวด้านล่างของลูกสูบ (รูปที่ 289, a ).

ข้าว. 289.ก) เช่นเดียวกับในรูป 288 แต่เมื่อลูกสูบถูกยกขึ้นเกินความสูงสูงสุด (10.33 ม.) b) กราฟความดันสำหรับตำแหน่งลูกสูบนี้ c) ในความเป็นจริง คอลัมน์น้ำไม่ถึงความสูงเต็มที่ เนื่องจากไอน้ำมีความดันประมาณ 20 มม. ปรอทที่อุณหภูมิห้อง ศิลปะ. และลดระดับบนของคอลัมน์ลงตามลำดับ ดังนั้นกราฟจริงจึงมีจุดตัดด้านบน เพื่อความชัดเจน แรงดันไอน้ำจึงเกินจริง

ในความเป็นจริง พื้นที่นี้จะไม่ว่างเปล่าโดยสมบูรณ์ แต่จะเต็มไปด้วยอากาศที่ปล่อยออกมาจากน้ำ ซึ่งจะมีอากาศที่ละลายอยู่เสมอ นอกจากนี้ก็จะมีไอน้ำในบริเวณนี้ด้วย ดังนั้นความดันในช่องว่างระหว่างลูกสูบและคอลัมน์น้ำจะไม่เป็นศูนย์อย่างแน่นอน และความดันนี้จะลดความสูงของคอลัมน์ลงเล็กน้อย (รูปที่ 289, c)