Как определить когда наступило выравнивание температуры воздуха в трубке: Как определить, когда наступило выравнивание температуры воздуха в рубке и температуры нагретой воды в стакане калориметра?

Определить когда наступило выравнивание температуры воздуха в трубке

Теплообмен выделяется в отдельную дисциплину в различных ВУЗах, причин тому одновременно несколько. Причем одна из самых популярных задач, решить которую необходимо в обязательном порядке для всех студентов – это определение времени выравнивания температуры воздуха в трубке.

Общие понятия

Процесс нагрева различных предметов, а также воздуха всегда осуществляется неравномерно. Обуславливается это физическими законами. Но важно заранее ознакомиться со всеми тонкостями процесса нагрева. Особенно это важно в некоторых отдельных специальностях.

Также существует достаточно широкий перечень различных задач, непосредственно связанных с процессом такового выравнивания. Нужно заранее разобрать его.

Сама температура и процесс изменения таковой связаны с множеством различных факторов, которые тем или же иным образом влияют на это. Одним из самых важных моментов является как раз объем воздуха, который должен быть разогрет.

Фото: Схема

Вопрос этот нужно внимательно проработать. Отдельно следует рассмотреть тонкости, связанные с изменением расположения воздушных слоев. От этого также существенно зависит процесс нагрева, иные моменты.

Что это такое

Под самим термином «температура» подразумевается некоторая физическая величина. Она позволяет охарактеризовать термодинамическую систему. Количественно обозначает интуитивное понятие о степени нагретости различных тел. Ещё одно важное понятие, которое требуется разобрать для понимания данного вопроса – это термодинамическое равновесие.

Оно подразумевает под собой стационарное температурное поле. Нередко случается, что в системе по какой-то причине отсутствуют перегородки не пропускающие энергию. В таком случае все части рассматриваемой системы будут иметь одну и ту же температуру. Простыми словами – равновесная температура системы термически однородной – не имеют каких-либо ярко выраженных зависимостей от времени.

Отдельно нужно рассмотреть и систему неравновесного типа. Подразумевается, что она имеет нестационарное поле из температуры. В таковом каждый элементарный объем среды имеет собственную неравновесную температуру.

Важно заметить, что она явно зависит от времени. Процесс расчета, связанным тем или иным образом с термодинамикой, имеет множество различных особенностей. Потому нередко для вычисление используют специально разработанные программы.

Чем регулируется

Стоит заметить, что нагрев воздуха в трубке осуществляется в рамках определенных правил. Также таковые обозначаются как «законы термодинамики».

На сегодняшний день применение в науке, технике имеют три различных закона термодинамики:

Показатели	Описание
Первый закон	представляет собой обобщение закона, касающегося сохранения энергии
Второй закон	он обозначает начало энтропии (таковая выступает в роли функции состояния термодинамической системы)
Третий закон	согласно таковому энтропия любой системы по мере приближения к нулю перестает зависеть от каких-либо параметров

Именно обозначенными выше правилами осуществляется регулирование изменения параметров температуры воздуха в трубке. Таковой момент нужно заранее проработать.

Проще всего иллюстрировать данные законы на простых примерах рисунками:

Фото: Регулирование изменения параметров температуры воздуха в трубке

Подразумевается обмен энергией тепла между нагретым телом и веществом, которое его окружает. Например, если имеет место воздействие температуры тела на окружающее пространство – то А>0. Подразумевается, что в процессе свершения работы осуществляется изменение состояния системы. Этот момент также нужно будет проработать.

Второй закон подразумевает установление энтропии как функции состояния, в котором находится термодинамическая система. Осуществляется ввод понятия температуры абсолютного характера.

Причем согласно данному закону если система является изолированной, то энтропия остается неизменной либо достигает определенного равновесия. Благодаря второму правилу ТД возможно построить рациональную шкалу по которой возможно будет определить способ измерения.

По возможности прежде, чем приступать к осуществлению опыта, измерению температуры – важно внимательно изучить все основные моменты, тем или иным образом связанные с проведение подобных процедур.

Это позволит провести максимально точно все эксперименты, различные процедуры. Важно заранее ознакомиться со всеми тонкостями, нюансами и процедурой проведения вычислений. В случае незнания законодательных нормативов велика вероятность допущения ошибок в расчетах.

Особенности процедуры

Прежде, чем приступить к проведению опытов, а также расчетам, важно понять, что сам процесс протекающий таким образом, не может быть идеальным. Именно поэтому прежде, чем осуществить процедуру, важно внимательно разобраться со всеми тонкостями.

Будет иметь место определенная погрешность. На данный момент алгоритм формирования расчетов подразумевает целый ряд нюансов.

В стандартный список вопросов, рассмотреть которые нужно будет предварительно, следует включить следующее:

1. Для чего это необходимо.
2. Возможность определения.
3. Чем измеряется.
4. Частые вопросы.

Для чего это необходимо

Основные цели и задачи, которые преследуются при проведении подобных опытов:

• проверка состояния конкретной системы;
• осуществление практических расчетов;
• иное.

Проведение подобных опытов, расчетов позволяет на практике проверить правильность законов термодинамики. А также убедиться в результатах. Подобная задача является типовой для законов термодинамики.

Именно поэтому прежде, чем осуществить таковой процесс, важно внимательно ознакомиться с теоретической составляющей. Она чрезвычайно важна именно для понимания процессов, которые протекают таковым образом в реальных условиях.

Именно на основании соответствующих результатов возможно осуществлять процесс проектирования в теплотехнике, иных сферах.

Соответствующая информация применяется достаточно широко во всех сферах жизни. Особенно часто при обработке различных материалов, например – металлов. Данный момент следует проработать внимательно. Применяются подобные методы вычислений, опыт в различных научных работах.

Возможность определения

Вопрос на данный ответ имеется – причем подтвержден он практически и теоретически. На сегодняшний день точно известно, что выравнивание температуры воздуха в данном предмете никогда не произойдет.

Изменение будет осуществляться по экспоненте, соответственно равновесие не наступит. Так как присутствует смешение различных слоев воздуха – различной температуры. На данный момент процесс данный имеет логичное объяснение.

Рассматриваемая задача является стандартной, типовой. Именно поэтому прежде, чем воспользоваться результатами, необходимо проверить все вычисления. Важно отметить, что температура воздуха в трубке может быть не только вычислена, но и измерена опытным путем. Применяются для этого различные устройства, приспособления.

Чем измеряется

Процедура измерения температура сегодня максимально проста, как правило не вызывает каких-либо сложностей или же затруднений.

Но важно заметить, что существует очень много нюансов и тонкостей связанных с данной процедурой.

Например, каждый прибор, применяемый для подобных измерений, имеет определенную погрешность. Соответственно, её также необходимо будет учесть – при осуществлении всех расчетов.

Как правило, погрешность всех прибора, которым осуществляется измерение, соответствующим образом посчитана ещё до его производства. Метрологические измерения проводятся на заводе.

Также важно отметить, что при использовании прибора, возраст которого достаточно существенен, необходимо сделать её поверку. Для этого осуществить сравнение с эталоном выполняемых измерений. Сегодня существует ряд нюансов, связанных с процессом получения данных.

Используются приборы для определения температуры:

1. Спиртовой термометр.
2. Электронный термометр.
3. Ртутный термометр.
4. Другое.

Фото: Виды термометров

Видео: как проверить исправность термометра

Частые вопросы

Процесс рассматриваемый имеет определенные нюансы и тонкости. Потому стоит заранее ознакомиться с некоторыми важными нюансами.

К таковым стандартным вопросам относится следующее:

Вопрос	Ответ
Влияет ли использование определенного типа измерительного прибора на результат?	нет, при использовании исправного оборудования это никоим образом не влияет
Возможно ли в природе выравнивание температуры воздуха?	нет, подобное невозможно
Влияет ли метод вычисления на результат?	нет, при использовании правильной формулы какие-либо различия не должны иметь место

Важно отметить, что для различных приборов используется разная шкала. Этот момент также нужно учесть.

Существует несколько различных:

1. Реомюра.
2. Цельсия.
3. Фаренгейта.

В контексте данного опыта не имеет значения какая именно будет использована. Но необходимо будет заранее проработать данный вопрос. Достаточно часто возникают ошибки именно при переводе из одних единиц измерения в другие. Этот момент также стоит проработать предварительно. Так как только таким образом можно будет не допустить разных трудностей, ошибок и недочетов.

Выравнивание температуры воздуха в трубке не наступит никогда – этот факт подтвержден практическими и теоретическими испытаниями. Именно поэтому важно заранее ознакомиться со всеми нюансами, тонкостями процедуры вычисления. Это позволит избежать самых разных сложностей, проблемных ситуаций и трудностей.

Внимание!

• В связи с частыми изменениями в законодательстве информация порой устаревает быстрее, чем мы успеваем ее обновлять на сайте.
• Все случаи очень индивидуальны и зависят от множества факторов. Базовая информация не гарантирует решение именно Ваших проблем.

Поэтому для вас круглосуточно работают БЕСПЛАТНЫЕ эксперты-консультанты!

1. Задайте вопрос через форму (внизу), либо через онлайн-чат
2. Позвоните на горячую линию:

ЗАЯВКИ И ЗВОНКИ ПРИНИМАЮТСЯ КРУГЛОСУТОЧНО и БЕЗ ВЫХОДНЫХ ДНЕЙ.

Ответы | Лаб. 2. Изучение изобарного процесса — Физика, 10 класс

1. При каких условиях для определения параметров состояния газа можно использовать уравнение V=constT?

Условия, при которых можно использовать уравнение изобарного процесса (V=constTV=\mathrm{const}TV=constT) для определения параметров состояния газа, являются следствием закона Гей-Люссака, т. е. когда соблюдается постоянство массы газа (количества вещества) и давления.

2. Почему при выполнении данной работы процесс охлаждения воздуха можно считать практически изобарным?

После погружения трубки в воду комнатной температуры воздух в ней, постепенно охлаждаясь, сжимается. Вода поступает в трубку, уменьшает ее внутренний объем, вследствие чего давление воздуха в трубке постепенно становится равным атмосферному давлению.

3. Как определить, когда наступило выравнивание температуры воздуха в трубке и температуры нагретой воды в стакане калориметра?

При нагревании происходит расширение воздуха и в воде наблюдались пузырьки, выходящие из трубки. После установления теплового равновесия между водой и воздухом в трубке выход пузырьков прекратится.

4. 2lpM}{4RT}m=4RTπd2lpM​.

Экспериментальное определение скорости воздуха в кулерах и вентиляторах

Потребляемая энергия и мощность в современных компьютерах растут все быстрее. Соответственно увеличивается и количество тепла, выделяемого рабочими элементами ПК. Скоро его уже будет достаточно, чтобы и курицу пожарить. Хотя тепловыделение на один диод у современных компьютеров значительно меньше, чем у ЭВМ 60-70 годов, количество их непрерывно растет. Период, когда ничего не надо было специально охлаждать, быстро закончился. Теперь наступил этап принудительного охлаждения узлов компьютера. Путь усовершенствования систем охлаждения и повышения их эффективности прошли многие быстроразвивающиеся отрасли, например, авиация. И здесь уже без исследования аэродинамики охлаждающих потоков обойтись нельзя.

Как известно, тепловой поток, отбираемый от охлаждающей поверхности, описывается формулой Ньютона:

где альфа — коэффициент теплоотдачи, Вт/м² К, S — площадь поверхности теплообмена, м², дельта T — перепад температур между охлаждаемой поверхностью и теплоносителем ( Тст — Твозд. ).

Температура охлаждаемой поверхности в нашем случае напрямую связана с температурой кристалла, которая является строго ограниченной величиной для обеспечения нормальной устойчивой работы компьютера. Вообще говоря, все равно, что охлаждать — корпуса процессоров, жестких дисков и т. п. — меняется лишь величина теплового потока и предельно допустимая температура узла. Схема же охлаждения остается по сути дела одинаковой.

Самый простой способ решения данной задачи — это уменьшение температуры воздуха внутри корпуса компьютера. Естественно, что далеко не каждый имеет дома кондиционер. Да и понижение температуры окружающей среды тоже имеет свои пределы, дабы не подорвать здоровье пользователя и не вывести из строя другие узлы компьютера. Чтобы температура внутри корпуса компьютера была хотя бы максимально приближена к температуре помещения, на корпус был поставлен вентилятор. Но куда он там внутри дует, и где образуются застойные зоны, доподлинно неизвестно. У каждого пользователя внутри столько своего добра понаверчено. Конечно, можно вообще снять крышку корпуса и обдувать внутренности системного блока бытовым вентилятором. Но летом все же жарче, чем зимой, температура может и выше 30 подняться (то есть градусов на 10 выше комнатной зимой), и сей способ уже не будет эффективным.

Другой способ — это увеличение площади поверхности теплообмена. Поэтому гладкую поверхность заменили оребренной. Но до бесконечности увеличивать ее невозможно, так как в силу законов теплопроводности эффективное увеличение высоты ребер имеет свой предел.

Обратимся теперь к величинам коэффициента теплоотдачи . Из литературы известно, что его значения для естественной воздушной конвекции составляют примерно 2 — 10 Вт/м²К, а для принудительной 10 — 150 Вт/м²К (и даже больше), то есть выше более чем на порядок. Поэтому к радиатору и присоединили вентилятор, причем так, чтобы он поменьше места занимал. Какое при этом значение имеет коэффициент теплоотдачи — 10 или 150 Вт/м²К — и определяет эффективность охлаждения данной системы.

Остановимся на этом подробнее. Из теории известно, что теплообмен наблюдается обычно лишь в тонком слое у поверхности охлаждаемой стенки. То есть, он обуславливается процессом теплопроводности этого пограничного слоя. За пределами пограничного слоя градиент скорости, нормальной к направлению потока, настолько мал, что вязкостью можно пренебречь. В технике встречается множество устройств, в которых теплообмен происходит в условиях вынужденного движения воздуха или жидкости. Для всех таких процессов, согласно теории подобия, характерные условия имеют единообразный, универсальный вид. Прежде всего, подобными являются процессы, протекающие в геометрически подобных системах. Необходимым условием должно быть подобие полей скоростей, температуры и давления во входном сечении систем. Если эти условия выполнены, то данные процессы будут подобны, когда критерии Рейнольдса (Re) и Прандтля (Pr) будут численно одинаковыми. Критерий Re определяет гидромеханическое подобие течений теплоносителей: Re= V*L / u, где V — скорость теплоносителя, L — характерный геометрический размер, u — коэффициент кинематической вязкости теплоносителя. Критерий Pr является теплофизической характеристикой теплоносителя и составлен лишь из физических параметров. В нашем случае охлаждения элементов компьютера, диапазон изменения температур охлаждающего воздуха невелик, и можно считать, что его физические параметры не зависят от температуры (Pr=0,71). У подобных процессов также должны быть одинаковыми и определяемые критерии подобия. В процессах конвективного теплообмена в качестве определяемого выступает критерий Нуссельта (Nu), характеризующий соотношение конвективного теплообмена и теплопроводности в пограничном слое: Nu= альфа* L / ламбда. Ламбда — коэффициент теплопроводности теплоносителя. Критериальное уравнение для процессов конвективного теплообмена при вынужденном движении теплоносителя, так как в нашем случае Pr= const, имеет вид: Nu = f (Re). То есть, можно считать, что Nu=B*Re^m, где B и m — безразмерные величины, соответствующие определенному виду и режиму течения воздуха. Точное аналитическое определение этих критериев практически невозможно, и они обычно определяются экспериментально.

Значение критерия Re пропорционально скорости движения потока воздуха. То есть, чем выше скорость, тем больше коэффициент теплоотдачи и поток тепла, отбираемого от охлаждаемой поверхности. Скорость движения воздуха определяется параметрами и геометрией охлаждающего вентилятора и радиатора. Термин «кулер», широко применяющийся во всех статьях, наиболее правильно определяется, на наш взгляд, как устройство для охлаждения узлов компьютера, состоящее из вентилятора и радиатора. В дальнейшем мы тоже будем использовать этот термин в такой трактовке.

При переходе к охлаждению при помощи вынужденной конвекции (постановке на радиатор вентилятора), на наш взгляд, часто не принимают во внимание особенности принудительного охлаждения. Расход и, следовательно, скорость воздуха определяются гидравлическими потерями в тракте кулера, в частности, в радиаторе. В этом случае оребрение не только улучшает теплообмен, но, с другой стороны, и ухудшает его, увеличивая коэффициент гидравлического сопротивления, что приводит к уменьшению расхода воздуха через вентилятор. В старые времена каждый серийный отечественный вентилятор имел расходную характеристику. То есть, определялась взаимосвязь расхода, напора и частоты вращения вентилятора. Достать такие данные для современных кулеров сейчас практически невозможно. И часто приходится выбирать их, полагаясь на слухи, рекламу или просто методом тыка. Хорошо хоть, есть статьи, описывающие их сравнительную эффективность

Самый простой, на первый взгляд, способ увеличения расхода воздуха — это увеличение частоты вращения вентилятора, которая ограничивается его конструктивными особенностями. Вентилятор должен иметь большой ресурс работы и низкий уровень шума. В основном эти условия зависят от конструкции его подшипников, а также лопаточного аппарата.

Вообще говоря, качественно о расходе воздуха через вентилятор можно судить по частоте его вращения. У нас под рукой оказался новый кулер EISCA. Этакий монстр с очень большим радиатором (по сравнению с площадью контактной с кристаллом поверхности) и относительно высокими ребрами. Отношение высоты ребра к его толщине (мм) — 16/2 =8. Зазор между верхней точкой ребра и корпусом составлял 2 мм.

Кулер №1

Вентилятор подключался к компьютеру без установки его в рабочее положение. Плоскость его вращения располагали горизонтально и вертикально (в двух положениях — направление течения воздуха вниз и вверх). Частота вращения (обороты в минуту) измерялась штатным датчиком кулера для трех позиций: 1. Кулер в сборе. 2. Без радиатора. 3. Вместо радиатора на расстоянии 6мм от среза вентилятора устанавливалась гладкая пластина.

Положение кулера	В сборе	Без радиатора	С пластиной
Вертикально	4550	4560	4000
Горизонтально вниз	4340	4350	3660
Горизонтально вверх	4460	4430	3740

Из приведенных данных видно, что частота вращения зависит от положения вентилятора. В вертикальном положении во всех случаях она несколько больше. В горизонтальном положении тоже есть небольшая разница частоты вращения в зависимости от положения кулера. Все это однозначно обусловлено конструкцией подшипников вала вентилятора. А вот постановка пластины вместо радиатора существенно влияет на частоту вращения, а, следовательно, и на расход воздуха. Гидравлическое сопротивление тракта в этом случае ощутимо возросло. А связано это, по всей видимости, с тем, добивает ли струя воздуха до основания ребер кулера или нет. Коэффициенты сопротивления для этих случаев существенно отличаются. В конечном счете, все это приведет и к значительной разнице в теплоотводе от поверхности. Но это все качественные эксперименты, которые просто заставляют задуматься об эффективности работы кулера.

Перейдем теперь к количественным измерениям на выходе из кулеров и вентиляторов

Измерение малых скоростей (меньше 5 м/с) и расходов воздуха — весьма сложное и кропотливое дело. Традиционный способ измерения при помощи трубки Пито — Прандтля здесь уже непригоден из-за весьма малой величины скоростного напора (меньше 1 мм водяного столба). На “коленке” такие измерения не проведешь. Приходится искать довольно сложную специальную аппаратуру. На счастье, у нас в загашнике сохранился практически непользованный термоанемометр DISA 55D80. Даже комплект датчиков заводской тарировки к нему остался. Прибор предназначен для измерения крайне низких скоростей воздуха с высокой точностью в конвективных и вентиляционных потоках.

Измерительный стенд

DISA 55D80

Датчик

Принцип действия термоанемометров, измеряющих скорости порядка нескольких метров в секунду и более, основан на поддержании постоянной величины силы тока через проволочный датчик при изменении скорости обтекающего его воздуха. На выходе прибора, после преобразования и усиления сигнала, фиксируется величина напряжения, соответствующая определенной скорости воздуха.

Данный прибор имеет два режима измерения. Первый — от 0 до 30 см/с, что соответствует скоростям при свободной конвекции воздуха. Здесь применяется еще более сложная схема измерения. На датчик, при помощи специального осциллятора, подается сигнал с частотой 300 Гц и амплитудой ±0,03 мм, которая поддерживается вблизи резонансной частоты датчика. Скорость обтекания датчика складывается из скорости движения датчика и скорости внешнего потока воздуха. По разности сигналов в моменты, когда датчик движется в противоположных направлениях, можно определить скорость и направление течения воздуха.

Во втором режиме можно измерять скорости воздуха от 0 до 2 м/с при функционировании прибора в режиме постоянного тока. Здесь определяется только абсолютная величина скорости перпендикулярно датчику.

Сам датчик представляет собой миниатюрный держатель — усики с наваренной между ними проволочкой диаметром порядка нескольких десятых мм и длиной порядка 1мм. Первоначально каждый датчик калибровался по заранее известным значениям скоростей на специальном заводском стенде.

Напомним, что исследование и проектирование любых систем охлаждения включает в себя две взаимосвязанные части — аэродинамическую (или гидравлическую) и тепловую. Попробуем при помощи DISA 55D80 разобраться с первой, то есть, измерим поле скоростей на выходе из кулеров и их вентиляторов.

Рассмотрим уже упомянутый кулер №1 и два других кулера ACORP (№2) и ЕС-4510 (№3). Конечно, это не последнее слово техники, но они или им подобные еще очень часто используются, и скорости воздуха в них как раз составляют 0,5 — 2 м/с. С точки зрения аэродинамики, процессы, возникающие в них, аналогичны и более поздним моделям.

Кулеры №2 и №3

Питание вентиляторов (12 В — контролировалось мультиметром) осуществлялось от компьютера. Датчик перемещался вдоль неподвижного кулера в горизонтальной плоскости при помощи координатника, имеющего точность отсчета перемещений 0,1 мм. Нулевой точкой во всех измерениях являлась точка напротив боковой стенки с левой стороны кулера, смотря по ходу движения воздуха. Вращение вентилятора направлено от правой стенки к левой.

На рисунке 1 представлено поле скоростей на выходе из радиатора №1. Измерения проводились на расстоянии 3мм от его среза в среднем по высоте сечении. Шаг измерений составлял 1 мм.

Скорость воздуха в среднем сечении (торцевая поверхность)

Видно, что максимальные скорости составляют порядка 1,3-1,4 м/с. Сто процентов шкалы прибора составляют 2 м/с. Шкала линейная. Хорошо видно расположение ребер — скорость за ними минимальна. Направление скорости воздуха — горизонтальное, что было проверено путем изменения плоскости измерения датчика, то есть, эффект закрутки потока вентилятором здесь уже отсутствует. Наблюдается некоторая асимметричность потока воздуха. По-видимому, это связано с различным числом щелей на боковой поверхности радиатора. С правой стороны существует еще две дополнительные щели шириной аж 9 мм против 2 мм у всех остальных. Зачем это сделано — совершенно непонятно. Скорость в них составляет порядка 0,08-0,1 м/с

На следующем рисунке представлена скорость воздуха в среднем сечении боковых щелей.

Скорость воздуха в боковых щелях

Нумерация щелей начиналась от среза радиатора, где проводились предыдущие измерения. Видно, что крайние щели практически не работают. Основной же расход воздуха проходит через щели, расположенные напротив вентилятора. Что совершенно естественно, принимая во внимание закрутку потока вентилятором. Но вот хорошо ли это — большой вопрос. Получается, что значительная часть воздуха вообще не участвует в охлаждении большей части такого здорового радиатора.

На следующем рисунке приведены измерения скорости воздуха по высоте щели.

Скорость воздуха по высоте щели

Здесь все выглядит очень прилично. Прямо-таки классическая эпюра скорости для установившегося течения воздуха в щели. Это тоже косвенно указывает на то, что поток воздуха уже стабилизировался после вентилятора.

Приступим теперь к рассмотрению течения воздуха в кулерах №2 и №3.

Первое, что бросается в глаза при взгляде на клер №2 — это то, что, глядя сверху, видно — площадь вентилятора меньше площади радиатора. Он проработал у меня в компьютере не один год когда он был внутри корпуса, я на него внимания не обращал. Поэтому первое, что было измерено — это направление скорости воздуха на выходе из радиатора. Этого можно добиться путем изменения угла наклона датчика к горизонтальной поверхности и фиксирования максимального значения скорости. Оказалось, что поток выходит из щелей вверх под углом 15-20 градусов к горизонтальной плоскости. Таким образом, что же получается — нагретый после радиатора воздух опять идет на вход вентилятора. Ясно, что сие не есть хорошо, и так быть не должно.

Поэтому терять время на этот кулер не стали, а заменили его вентилятор на другой, который полностью закрыл радиатор. Так и получили кулер №3. Вверх он не дует — проверили.

На рисунке представлено поле скоростей, измеренное на расстоянии 1,5 мм за срезом радиатора.

Скорость воздуха на выходе из радиатора кулера №3

Здесь измерения проводились в середине и по краям каждой из щелей (шаг — 0,5 мм), а также в середине ребра (шаг от края щели 1 мм). Обращает на себя внимание тот факт, что скорость воздуха в середине щелей в левой половине радиатора ниже, чем у ребер, и уж тем более ниже, чем в правой части. Опять же, после нахождения максимальной составляющей скорости потока оказалось, что она направлена под углом 15 градусов к нормали. То есть, закрутка потока воздуха вентилятором сильно сказывается. Поля скоростей с противоположной стороны радиатора оказались идентичными. Поэтому здесь мы их не приводим.

Рассмотрим теперь поле скоростей воздуха непосредственно за вентиляторами кулеров №2 и№3. Всю центральную зону проточной части вентилятора занимает его двигатель. Расстояние от среза вентилятора до охлаждаемой поверхности определяется высотой ребра радиатора и обычно составляет для кулеров такого типа 3-5 мм. Сразу можно предположить, что скорость воздуха в центральной зоне ниже, чем скорость напротив рабочих щелей. Эта зона находится как раз напротив основной зоны охлаждения кристаллов. Здесь-то, вроде бы и надо иметь максимальную скорость воздуха и, соответственно, максимальный коэффициент теплоотдачи. Определим это количественно. Измерялись значения скорости, направленной по нормали к поверхности вентилятора. В принципе, эта составляющая и является определяющей в интенсивности теплообмена на поверхности такого рода кулеров. Скорость воздуха измерялась в трех сечениях. Первое — 5 мм от среза вентилятора. Далее к вентилятору присоединялись цилиндрические насадки с диаметром, равным диаметру рабочей части вентилятора, высотой 20 и 50 мм.

Второе и третье измерение проводились на срезе этих насадок соответственно.

Скорость воздуха за вентилятором №2

Скорость воздуха за вентилятором №3

Ясно видно, что в первом сечении имеется весьма существенный провал скорости в центральной части. Но уже на расстоянии 20 мм от вентилятора центральная зона с низкими значениями скоростей значительно сужается. Далее поле скоростей продолжает выравниваться, но уже не так заметно. Заметим, что полное выравнивание поля скоростей в цилиндрическом канале происходит на расстоянии не менее 10 его диаметров от начала. Здесь по нашему методу и можно определять расход воздуха через вентилятор. Следует отметить, что удлинение цилиндрического канала приводит к увеличению гидравлического сопротивления за вентилятором и, следовательно, к уменьшению расхода воздуха через него. Таким образом, ясно, что для интенсификации теплообмена необходимо подбирать оптимальное расстояние между вентилятором и радиатором.

В настоящее время на рынке имеется море различных моделей кулеров, и число их все растет и растет. И сейчас уже, по-видимому, настало время оптимизации конструкций, а не просто увеличения мощностей двигателей вентиляторов. Для этого необходимо представлять картину течения воздуха в кулерах, что мы здесь и попытались сделать. А также и его тепловые характеристики, что, возможно, сделаем в дальнейшем. Конечно, мы охватили лишь малую толику проблем, но, в принципе, эта методика и оборудование позволяют проводить и дальнейшие исследования на других моделях.

Скорости летящего самолета. Аэробус и Боинг.

Стартуем с азов: скорости большинства современных самолётов измеряются в узлах. Узел — это морская миля (1.852 км) в час. Связано это с навигационными задачами которые пришли ещё со времён мореплавателей. Морская миля — это минута широты.

Приборная скорость отображается в левой колонке на главном пилотажном дисплее (PFD), здесь же индицируются взлётные скорости V1, Vr и V2. На навигационном дисплее отображаются скорости TAS (истинная скорость) и GS. Давайте разберём каждую скорость по отдельности.

Для начала изучим приборную скорость (IAS). Если вы во время полёта спросите пилота: «Какова наша скорость?» — в первую очередь он укажет вам на индикатор скорости слева от авиагоризонта на главном пилотажном дисплее (PFD). При пилотировании это, пожалуй, наиболее важная скорость, именно она характеризует несущие свойства планера в текущей момент, независимо от высоты полёта. Именно по ней исчисляются взлетные, посадочные, V-сваливания и другие ключевые скорости самолёта.

Каким же образом определяется приборная скорость? На самолетах установлены приемники воздушного давления (ПВД) они же трубки Пито (Pitot tubes). Исходя из динамического давления, замеренного с их помощью, и рассчитывается приборная скорость.

Важный момент, в формуле расчёта приборной скорости используется константа, стандартное давление на уровне моря. А вы же помните, что с увеличением высоты, давление изменяется? Соответственно, приборная скорость совпадает со скоростью относительно земли только у поверхности.

Ещё один интересный факт: какой образ вам приходит в голову, когда вы слышите о пионерах авиации? Кожаная коричневая куртка, шлем с очками и длинный белый шелковый развивающийся шарф. Согласно некоторым легендам, шарф и был первым примитивным индикатором приборной скорости!

Теперь рассмотрим верхний левый угол навигационного дисплея. Здесь отображается наша скорость относительно земли GS (Ground Speed). Это та самая скорость, которую докладывают пассажирам во время полёта. Она определяется, в первую очередь, по данным от спутниковых систем, таких, как GPS. Также её используют для контроля при рулении, так как при малых скоростях на трубки Пито не создаётся достаточный динамический напор для определения IAS.

Чуть правее TAS (True Air Speed) — истинная воздушная скорость, скорость относительно окружающей самолет воздушной среды. Все фотографии сделаны примерно в один момент времени. Как видите, скорости значительно различаются между собой.

Приборная скорость IAS составляет чуть менее 340 узлов. Истинная скорость относительно воздуха TAS — 405 узлов. Скорость относительно поверхности GS — 389. Теперь-то, я думаю, вы понимаете, почему они отличаются.

Также хочу ещё отметить число Маха. Немного упрощая, это скорость тела относительно скорости звука в данной среде. Она отображается под колонкой приборной скорости и составляет в нашей ситуации 0,637.

Теперь обсудим взлётные скорости. Три основных взлётных скорости V1, Vr и V2, обозначения стандартны для всех самолетов, которые имеют больше одного двигателя, начиная с малютки Beechcraft 76 и заканчивая гигантом Airbus A380, они всегда располагаются именно в такой последовательности. Давайте представим, что наш A320 стоит на полосе, чеклист выполнен, разрешение диспетчера получено, мы полностью готовы к взлёту.

Вы перемещаете рычаги управления двигателями на 40%, убеждаетесь в стабилизации оборотов и устанавливаете взлетный режим. Первой будет достигнута скорость V1 (148 узлов в наших условиях). Это скорость принятия решения, проще говоря, после достижения V1, взлёт уже не может быть прерван, в том числе, в случае серьезного отказа. Даже если у вас отказал двигатель, а V1 уже достигнута, вы должны продолжать взлёт. До V1 в этой ситуации вы инициируете процедуру прерванного взлёта, включаете реверс, срабатывает автоматическое торможение, выпускаются спойлеры, и вы успеваете остановиться до конца полосы.

Но у нас всё хорошо, двигатели работают штатно и, после V1, пилотирующий пилот убирает руку с рычагов управления двигателями. Приближается скорость Vr (rotate speed, 149 узлов). На этой скорости пилотирующий пилот тянет штурвал (в нашем случае sidestick) на себя и поднимает носовую стойку шасси в воздух.

В это же мгновение наступила V2, в нашей ситуации Vr и V2 скалькулировались одинаковыми, но зачастую V2 превосходит Vr. V2 — безопасная скорость. В случае отказа одного из двигателей будет поддерживаться именно V2, она гарантирует безопасный градиент набора высоты. Но, как вы помните, у нас всё замечательно, активен режим SRS, и поддерживается скорость V2+10 узлов.

На PFD во время взлёта V1 обозначена голубым треугольником, точкой цвета маджента — Vr, треугольником цвета маджента — V2.

Итак, вы узнали, что же такое взлетные скорости и с чем их едят, а теперь давайте узнаем, как их готовить, и от чего же они всё-таки зависят. Сейчас мы уже подняли наш прекрасный A320 в воздух, но давайте отмотаем время немного вспять.

Представим, что мы готовимся к вылету, и настало время рассчитать скорости V1, Vr и V2. На дворе 21 век, и чудеса прогресса подарили нам электронный лётный портфель (EFB — специально обученный iPad с необходимым комплектом софта) Какую же именно информацию нужно внести в этот портфель, чтобы магия единичек и ноликов рассчитала нам скорости? Прежде всего, длину взлетной полосы. Мы с вами готовимся к вылету с полосы 14 правая столичного аэропорта Домодедово. Её длина 3500 метров.

Настаёт момент истинны. Вносим нашу взлетную массу и центровку. Решаем, можем ли мы вообще взлететь с этой полосы, или придётся оставить пару сотен бутылок из дьюти фри и четырёх самых тучных пассажиров на земле 🙂

Поскольку 3500 метров — это более, чем достаточно для взлёта, продолжаем вносить данные. На очереди Превышение аэродрома над уровнем моря, Составляющая ветра, Температура воздуха, Состояние полосы (мокрая/сухая), Взлётный режим тяги, Положение закрылок, Использование паков (система кондиционирования) и антиобледенительных систем. Вуаля, скорости готовы, осталось только внести их в MCDU.

Окей, мы обсудили расчёт скоростей с использованием электронного лётного портфеля, но если вы перед рейсом слишком много кидались злыми птичками или, что совсем для пилота зазорно, в танки играли и разрядили свой чудо-девайс? А если вы представитель школы обскурантизма и отрицаете прогресс? Вам предстоит увлекательнейший квест в мир документов с пугающими названиями и содержащимися в них таблицами и графиками.

Для начала проверяем, взлетим ли мы с выбранной полосы: открываем график, в котором по осям разложены необходимые переменные. Ведём пальчиком до пересечения, и, если искомое значение внутри графика, попытка обещает быть удачной.

Далее берём следующий документ и начинаем вычислять V1 Vr и V2. Исходя из веса и выборной конфигурации, получаем значения скоростей. Перемещаясь от таблички к табличке, вносим коррективы, в зависимости от ячейки прибавляем или отнимаем несколько узлов.

И так раз за разом, пока не получите все значения, а их много. Прямо как в первом классе — пальчик передвинул, символ прочитал. Очень занимательно.

Осталось совсем немного: взлететь, на тысяче футов включить автопилот и подождать ещё совсем чуть-чуть. А там уж девчонки касалетки с кормом принесут и можно будет погрузится в школьные воспоминания. А аэрбас сам хорошо летит, главное — не мешайте ему.

Но что-то мы опять замечтались. А тем временем мы оторвались от земли, удерживаем скорость V2+10 узлов и даже успели убрать шасси, чтобы они не мёрзли. На верху ведь холодно, помните? Набирать высоту мы будем без применения процедур по уменьшению шума, пусть все знают, что мы взлетели! Снова старушки на верхних этажах начнут энергично креститься, а дети радостно указывать пальцем в небо на наш блестящий в лучах солнца лайнер.

Не успели мы и глазом моргнуть, как добрались до высоты 1500 футов. Настало время переводить Рычаги Управления Двигателями в режим Climb. Нос опускается ниже, и мы начинаем разгоняться до скорости S-speed, на ней убираем механизацию (Flaps 0), следующий скоростной рубеж — 250 узлов. 10 000 футов, Нос опускается ещё ниже, скорость продолжает увеличиваться быстрее, а высота — медленнее. Выключаем Landing Lights, а самые нетерпеливые уже держат руку на готове для отключения табло «пристегните ремни».

Top of climb, достигнут заданный эшелон полёта, самолет выравнивается, идём с крейсерской скоростью. Самое время пополнить запас калорий!

Ужин на высоте нескольких километров с панорамным видом на окрестности — это прекрасно. Да, еда не тянет на звезду мишлен, зато счёт вам оплатят! Но всё хорошее, как известно, имеет свойство заканчиваться, вот и нам пора снижаться. Опускаем нос, начинаем снижение. После 10 000 футов скорость падает до 250 узлов, продолжаем снижать высоту.

Настало время переходить в фазу подхода (approach phase). При помощи магии аэрбаса (который сам посчитал все скорости) замедляемся до Green dot speed (скорость чистого крыла). Лететь на этой скорости для нас максимально экономично, но вы же помните, что всё хорошее имеет свойство…

Выпускаем закрылки в первое положение, скорость гасится до S-speed. Далее — закрылки 2 и плавно достигаем F-speed. Закрылки 3 и, наконец, закрылки полностью, замедляемся до Vapp. Vapp — минимальная скорость (VLS), но с поправкой на ветер и порывы (минимум 5 максимум 15 узлов).

1000 футов, проверяем соблюдение критериев стабилизированного захода, и, если все в норме, продолжаем снижение. Перед касанием самолет продемонстрирует своё отношение к вам, провозгласив «Retard! Retard! Retard!»» (если вы не сильны в англоязычных обзывательствах, можете воспользоваться интернет-словарём urbandictionary). Устанавливаем малый газ (Idle) и через мгновение мягко касаемся полосы.

Если двигатель перегрелся / Ремонт двигателей

Весна всегда приносит автовладельцам проблемы. Они возникают не только у тех, кто всю зиму держал машину в гараже или на стоянке, после чего долго бездействовавший автомобиль преподносит сюрпризы в виде отказов систем и агрегатов. Но и у тех, кто ездит круглый год, некоторые дефекты, «дремавшие» до поры до времени, дают о себе знать, как только столбик термометра устойчиво перевалит в область положительных температур. И один из таких опасных сюрпризов — перегрев двигателя.

Перегрев в принципе возможен в любое время года — и зимой, и летом. Но, как показывает практика, на весну приходится наибольшее число подобных случаев. Объясняется это просто. Зимой все системы автомобиля, в том числе и система охлаждения двигателя, работают в весьма тяжелых условиях. Большие перепады температур — от «минусовых» по ночам до весьма высоких рабочих после непродолжительного движения — негативно действуют на многие агрегаты и системы. «Масла в огонь» добавляют соляные растворы, которыми обильно политы дороги — соль агрессивно действует на электрические разъемы, резиновые шланги, радиаторы и многие другие детали.

Зимой не самые благоприятные условия для ремонтных работ, и многие автовладельцы, не имея теплого гаража, стараются протянуть до весны, чтобы не дрожать с гаечными ключами на морозе. В результате автомобиль, лишенный обслуживания в течение зимы (особенно если он не новый), отказывает в самый неподходящий момент.

Вот как обычно это происходит. Зимой, естественно, у вас не было проблем с системой охлаждения: отвод тепла от радиатора при низких температурах сам по себе достаточен, да и включенный отопитель снимает с двигателя заметную часть калорий. В результате электровентилятор, которым оснащается большинство современных автомобилей, в холодное время включался очень редко. Но как только наступила оттепель, вдруг обнаружилось, что он не работает. И узнали вы об этом, конечно, тогда, когда двигатель уже перегрелся, а охлаждающая жидкость закипела.

Как обнаружить перегрев?

Ответ, вроде бы, очевиден — посмотреть на указатель температуры охлаждающей жидкости. На самом деле все куда сложнее. Когда движение на дороге интенсивное, водитель не сразу замечает, что стрелка указателя сдвинулась далеко в сторону красной зоны шкалы. Однако есть ряд косвенных признаков, зная которые можно уловить момент перегрева и не глядя на приборы.

Так, если перегрев возникает из-за малого количества антифриза в системе охлаждения, то первым на это отреагирует отопитель, расположенный в высокой точке системы, — горячий антифриз перестанет туда поступать. То же произойдет и при кипении антифриза, т.к. оно начинается в самом горячем месте — в головке блока цилиндров у стенок камеры сгорания, — а образовавшиеся паровые пробки запирают проход охлаждающей жидкости к отопителю. В результате подача горячего воздуха в салон прекращается.

О том, что температура в системе достигла критического значения, точнейшим образом свидетельствует внезапно появившаяся детонация. Поскольку температура стенок камеры сгорания при перегреве значительно выше нормы, это непременно провоцирует возникновение ненормального горения. В результате перегретый двигатель при нажатии на педаль газа напомнит о неисправности характерным звонким стуком.

К сожалению, и эти признаки нередко могут остаться незамеченными: при повышенной температуре воздуха отопитель выключают, а детонацию при хорошей шумоизоляции салона можно просто не услышать. Тогда при дальнейшем движении автомобиля с перегретым двигателем начнет падать мощность, и появится стук, более сильный и равномерный, чем при детонации. Тепловое расширение поршней в цилиндре приведет к увеличению их давления на стенки и значительному росту сил трения. Если же и этот признак не будет замечен водителем, то при дальнейшей работе двигатель получит основательные повреждения, и без серьезного ремонта уже, к сожалению, не обойтись.

Отчего возникает перегрев?

Внимательно присмотритесь к схеме системы охлаждения. Практически каждый ее элемент в определенных обстоятельствах может стать отправной точкой перегрева. А его первопричины в большинстве случаев такие: плохое охлаждение антифриза в радиаторе; нарушение уплотнения камеры сгорания; недостаточное количество охлаждающей жидкости, а также негерметичность в системе и, как следствие — уменьшение избыточного давления в ней.

Первая группа, помимо очевидного наружного загрязнения радиатора пылью, тополиным пухом, листвой, включает еще неисправности термостата, датчика, электродвигателя или муфты включения вентилятора. Встречается и внутреннее загрязнение радиатора, однако не из-за накипи, как бывало много лет назад после длительной эксплуатации двигателя на воде. Тот же эффект, а иной раз намного более сильный, дает применение различных герметиков для радиатора. И если последний действительно забит таким средством, то прочистить его тонкие трубки — довольно серьезная проблема. Обычно неисправности этой группы легко обнаруживаются, а чтобы доехать до стоянки или СТО, достаточно бывает пополнить уровень жидкости в системе и включить отопитель.

Нарушение уплотнения камеры сгорания — тоже довольно распространенная причина перегрева. Продукты сгорания топлива, находясь под большим давлением в цилиндре, через неплотности проникают в рубашку охлаждения и вытесняют от стенок камеры сгорания охлаждающую жидкость. Образуется горячая газовая «подушка», дополнительно нагревающая стенку. Подобная картина возникает из-за прогара прокладки головки, трещин в головке и гильзе цилиндра, деформации привалочной плоскости головки или блока, — чаще всего вследствие предшествовавшего перегрева. Определить, что подобная негерметичность имеет место, можно по запаху выхлопных газов в расширительном бачке, вытеканию антифриза из бачка при работе двигателя, быстрому повышению давления в системе охлаждения сразу после запуска, а также по характерной водомасляной эмульсии в картере. Но установить конкретно, с чем связана негерметичность, удается, как правило, только после частичной разборки двигателя.

Явная негерметичность в системе охлаждения возникает чаще всего из-за трещин в шлангах, ослабления затяжки хомутов, износа уплотнения насоса, неисправности крана отопителя, радиатора и других причин. Отметим, что течь радиатора часто появляется после «разъедания» трубок так называемым «Тосолом» неизвестного происхождения, а течь уплотнения насоса — после длительной эксплуатации на воде. Установить, что охлаждающей жидкости в системе мало, визуально так же просто, как и определить место утечки.

Негерметичность системы охлаждения в ее верхней части, в том числе из-за неисправности клапана пробки радиатора, приводит к падению давления в системе до атмосферного. Как известно, чем меньше давление, — тем ниже температура кипения жидкости. Если рабочая температура в системе близка к 100°С, то жидкость может закипеть. Нередко кипение в негерметичной системе возникает даже не при работе двигателя, а после его выключения. Определить, что система действительно негерметична, можно по отсутствию давления в верхнем шланге радиатора на прогретом двигателе.

Что происходит при перегреве?

Как отмечено выше, при перегреве двигателя начинается кипение жидкости в рубашке охлаждения головки блока цилиндров. Образующаяся паровая пробка (или подушка) препятствует непосредственному контакту охлаждающей жидкости с металлическими стенками. Из-за этого эффективность их охлаждения резко уменьшается, а температура значительно возрастает.

Такое явление носит обычно местный характер — вблизи области кипения температура стенки может быть заметно выше, чем на указателе (а все потому, что датчик устанавливается на наружной стенке головки). В результате в головке блока могут появиться дефекты, в первую очередь — трещины. В бензиновых двигателях — обычно между седлами клапанов, а в дизелях — между седлом выпускного клапана и крышкой форкамеры. В чугунных головках иногда встречаются и трещины поперек седла выпускного клапана. Трещины возникают также в рубашке охлаждения, например, по постелям распределительного вала или по отверстиям болтов крепления головки блока. Такие дефекты лучше устранять заменой головки, а не сваркой, которую пока не удается выполнить с высокой надежностью.

При перегреве, даже если трещин не возникло, головка блока часто получает значительные деформации. Так как по краям головка прижата к блоку болтами, а перегревается ее средняя часть, происходит следующее. У большинства современных двигателей головка изготовлена из алюминиевого сплава, который при нагреве расширяется больше, чем сталь крепежных болтов. При сильном нагреве расширение головки приводит к резкому возрастанию усилий сжатия прокладки по краям, где расположены болты, в то время как расширение перегретой средней части головки болтами не сдерживается. Из-за этого происходит, с одной стороны, деформация (провал от плоскости) средней части головки, а с другой — дополнительное обжатие и деформация прокладки усилиями, значительно превышающими эксплуатационные.

Очевидно, после охлаждения двигателя в отдельных местах, особенно у краев цилиндров, прокладка уже не будет зажата должным образом, что может вызвать течь. При дальнейшей эксплуатации такого двигателя металлическая окантовка прокладки, потеряв тепловой контакт с плоскостями головки и блока, перегревается, а затем прогорает. Особенно это характерно для двигателей со вставными «мокрыми» гильзами или если между цилиндрами слишком узкие перемычки.

В довершение всего деформация головки приводит, как правило, к искривлению оси постелей распределительного вала, расположенных в ее верхней части. И без серьезного ремонта эти последствия перегрева устранить уже не удастся.

Не менее опасен перегрев и для цилиндропоршневой группы. Поскольку кипение охлаждающей жидкости распространяется постепенно от головки на все большую часть рубашки охлаждения, то резко снижается и эффективность охлаждения цилиндров.

А это значит, что ухудшается отвод тепла от нагреваемого горячими газами поршня (тепло от него отводится в основном через поршневые кольца в стенку цилиндра). Температура поршня растет, одновременно происходит и его тепловое расширение. Поскольку поршень алюминиевый, а цилиндр, как правило, чугунный, то разница в тепловом расширении материалов приводит к уменьшению рабочего зазора в цилиндре.

Конструкция поршня всегда предусматривает компенсацию его теплового расширения соответствующим профилем наружной поверхности. Например, верхняя часть поршня всегда нагрета больше, поэтому диаметр здесь меньше, поршень получается коническим. С другой стороны, нижняя часть поршня — юбка — при нагреве сильнее расширяется по оси поршневого пальца. Поэтому ее делают в сечении эллипсной с большой осью, перпендикулярной оси пальца. А чтобы сделать зазор в цилиндре совсем малым (до 0,02-0,03 мм), применяют дополнительную компенсацию теплового расширения с помощью стальных пластин, пазов и др.

Но от перегрева и это не спасает. Сильно нагреваясь, поршень расширяется в основном по оси пальца. Давление юбки на стенку цилиндра растет, причем наиболее сильно — вблизи отверстий под палец. Силы трения поршня о стенку увеличиваются, температура юбки — тоже, а масляная пленка из-за разогрева масла и роста давления поршня на стенку утоньшается. В конечном счете это приводит к разрыву пленки, полусухому трению, а затем «схватыванию» алюминия с чугуном, т.е. к задиру, а иногда — к заклиниванию поршня в цилиндре.

Задир характеризуется взаимным переносом материалов, т. е. чугуна на поверхность поршня, а алюминиевого сплава — на цилиндр с образованием глубоких рисок и борозд. Естественно, такие повреждения цилиндра приводят в дальнейшем к уменьшению компрессии и повышенному расходу масла.

Но и это не все. После охлаждения перегретый поршень, оказывается, может сохранить большую остаточную деформацию, а его размер по юбке способен уменьшиться на 0,2-0,4 мм.

Это значит, что поршень застучит, особенно после запуска холодного двигателя.

Действие перегрева на поршень этим не ограничивается. Ведь наиболее нагретая его часть — верхняя, и ее тоже может заклинивать при чрезмерном расширении. Последствия будут еще хуже — задиры в верхней части поршня распространяются и на поршневые кольца, нередко их буквально завальцевывает в канавках. Как результат — кольца полностью теряют подвижность. Такой цилиндр способен выключиться, т.к. компрессия в нем упадет практически до нуля.

Иногда от перегрева поршневые кольца теряют упругость. Но это — редкое явление. Практика показывает, что раньше наступает задир и заклинивание, поэтому кольца чаще теряют подвижность в канавках, чем упругость.

Дальнейшая судьба такого двигателя известна — капитальный ремонт с расточкой блока и заменой поршней и колец на ремонтные. Перечень работ по головке блока вообще получается непредсказуемым. Лучше все-таки мотор до этого не доводить. Открывая периодически капот и проверяя уровень жидкости, можно в какой-то степени себя обезопасить. Можно. Но не на все 100 процентов.

Если двигатель все-таки перегрелся?

Почему у одного водителя автомобиль все время ломается, а у другого точно такой же — нет? Может быть, первому с автомобилем не повезло? Чаще всего дело в другом. Просто второй водитель более грамотен и знает, что происходит внутри его автомобиля, а первый — даже не догадывается.

То же самое и в случае с перегревом мотора. Почему? Да потому что зная процессы, происходящие в двигателе, совсем нетрудно понять, что можно и нужно делать при перегреве, а чего — нельзя категорически.

Напомним, как следует поступать, если перегрев все-таки произошел.

Очевидно, надо сразу остановиться на обочине дороги или у тротуара, выключить двигатель и открыть капот — так двигатель будет охлаждаться быстрее. Кстати, на этой стадии в подобных ситуациях так поступают все водители. А вот дальше они допускают серьезные ошибки, от которых мы хотим предостеречь.

Ни в коем случае нельзя открывать пробку радиатора. На пробках иномарок не зря пишут «Never open hot» — никогда не открывайте, если радиатор горячий! Ведь это так понятно: при исправном клапане пробки система охлаждения находится под давлением. Очаг кипения расположен в двигателе, а пробка — на радиаторе или расширительном бачке. Открывая пробку, мы провоцируем выброс значительного количества горячей охлаждающей жидкости — пар вытолкнет ее наружу, как из пушки. При этом ожог рук и лица почти неизбежен — струя кипятка ударяет в капот и рикошетом — в водителя!

К сожалению, от неведения либо от отчаяния так поступают все (или почти все) водители, видимо, полагая, что тем самым разряжают ситуацию. На самом деле они, выплеснув остатки антифриза из системы, создают себе дополнительные проблемы. Дело в том, что жидкость, кипящая «внутри» двигателя, все-таки выравнивает температуру деталей, тем самым снижая ее в наиболее перегретых местах.

Но кое-кто умудряется пойти еще дальше. Если рядом оказалась вода, они льют ее, холодную, на двигатель ведром — чтобы он, родимый, поскорее остыл. Последствия почти всегда одни — головка блока треснет наверняка.

Перегрев двигателя — это как раз тот случай, когда, не зная, что делать, лучше не делать ничего. Минут десять-пятнадцать, по крайней мере. За это время кипение прекратится, давление в системе упадет. И тогда можно приступать к действиям.

Убедившись, что верхний шланг радиатора потерял былую упругость (значит, давления в системе нет), аккуратно открываем пробку радиатора. Теперь можно долить выкипевшую жидкость.

Делаем это аккуратно и медленно, т.к. холодная жидкость, попадая на горячие стенки рубашки головки блока, вызывает их быстрое охлаждение, что может привести к образованию трещин.

Закрыв пробку, запускаем двигатель. Наблюдая за указателем температуры, проверяем, как нагреваются верхний и нижний шланги радиатора, включается ли после прогрева вентилятор и нет ли утечек жидкости.

Самое, может быть, неприятное — отказ термостата. При этом, если клапан его «завис» в открытом положении, — беды нет. Просто двигатель будет медленнее прогреваться, поскольку весь поток охлаждающей жидкости направится по большому контуру, через радиатор.

Если же термостат остается закрытым (стрелка указателя, медленно достигнув середины шкалы, быстро устремится к красной зоне, а шланги радиатора, особенно нижний, останутся холодными), движение невозможно даже зимой — двигатель тут же снова перегреется. В этом случае нужно демонтировать термостат либо хотя бы его клапан.

Если обнаружена течь охлаждающей жидкости, ее желательно устранить или хотя бы уменьшить до разумных пределов. Обычно «течет» радиатор из-за коррозии трубок на ребрах или в местах пайки. Иногда такие трубки удается заглушить, перекусив их и загнув края пассатижами.

В случаях, когда полностью устранить серьезную неисправность в системе охлаждения на месте не удается, нужно хотя бы доехать до ближайшей СТО или населенного пункта.

Если неисправен вентилятор, можно продолжить движение с включенным на «максимум» отопителем, который берет на себя значительную часть тепловой нагрузки. В салоне будет «немножко» жарко — не беда. Как известно, «пар костей не ломит».

Хуже, если отказал термостат. Выше мы уже рассмотрели один вариант. Но если вы не можете справиться с этим прибором (не хотите, не имеете инструментов и т.п.), можно попробовать еще один способ. Начните движение, — но, как только стрелка указателя приблизится к красной зоне, выключайте двигатель и двигайтесь накатом. Когда скорость упадет, включите зажигание (легко убедиться, что по прошествии всего 10-15 секунд температура уже будет меньше), снова запустите двигатель и повторяйте все сначала, непрерывно следя за стрелкой указателя температуры.

При определенной аккуратности и подходящих дорожных условиях (нет крутых подъемов) таким способом можно проехать десятки километров, даже когда охлаждающей жидкости в системе осталось совсем мало. В свое время автору удалось таким образом одолеть около 30 км, не причинив двигателю заметного вреда.

Барометр для баллона под давлением

Барометр для баллона под давлением

Барометр для баллона под давлением

(Учитель или инструкции для родителей)

Этот проект обучает студентов фундаментальным понятиям давления и тому, как они относятся к температуре жидкости. По завершении этого проекта, учащиеся должны достаточно хорошо разбираться в давлении, чтобы предсказать погоду с помощью барометра.

Базовый Принципы барометра

Атмосферное давление, давление воздуха в окружающей среде, можно определить с помощью барометра, в котором высота столба ртути или вода меряется.Измеренную высоту можно преобразовать в давление с помощью следующее уравнение:

где:

P _O = Давление в контрольной точке (это точка на бутылка, где

лента прилагается)

P = давление, которое вы пытаетесь определить

= Плотность жидкости (ртуть = 13550 кг / м ³ , вода = 999 кг / м ³ )

г = Сила гравитации (9. 8 м / с ² или 32,2 фут / с ² )

h = изменение высоты жидкости внутри барометра

** Студентам не обязательно понимать это уравнение.

Результаты самодельных барометров

При более высоких температурах внутри бутылки повышается давление и, следовательно, когда вода в бутылке остывает или если бутылка погружена в холодную воду, давление внутри бутылки уменьшится, и уровень воды в соломинке спустится.

Ученики заметят, что со временем уровень воды поднимается и опускается. сказать детям обязательно обращать внимание на перемену погоды и ее отношение к тому, как изменяется уровень воды внутри соломинки.

вода в трубке поднимается и опускается из-за давления воздуха на воду в стекле. Поскольку воздух давит (повышается атмосферное давление) на вода в стакане, больше воды выталкивается в трубку, в результате чего вода в трубке подняться.Аналогично, когда давление воздуха на воду падает в стакане часть воды будет стекать из трубки, вызывая уровень воды в трубке упал. Поможет смена барометрического давления студенты прогнозируют погоду. Снижение давления воздуха часто указывает на приближение области низкого давления, которая часто приносит облака и осадки. Повышение давления воздуха часто означает приближение области высокого давления, в результате чего с ним ясная или ясная погода.

Детский Инструкция прилагается

Плунжер для бумаги

(Учитель или инструкции для родителей)

Это Проект учит студентов принципам давления воздуха.По завершении этого эксперимента студенты узнают больше о принципах, лежащих в основе воздуха давление и масса.

Базовый Принципы погружения бумаги

Чтобы этот эксперимент прошел должным образом, стакан необходимо погрузить прямо в воду. Это предотвратит выход воздуха. В воздух — это то, что предотвращает попадание воды в чашку и ее контакт с бумага. Чтобы вода попала в чашку, сначала нужно вытеснить воздух. Воздух имеет тенденцию подниматься, поэтому он движется к верхней части чашки, чтобы попытаться сбежать, только найти твердую чашку. Когда воздух захвачен, вода пытается протолкнуться в чашка, но просто будет сильнее сжимать молекулы воздуха. Это увеличит давление воздуха, которое, в свою очередь, оттолкнет воду и предотвратит ее входя в чашку. Чем глубже чашка находится в воде, тем тверже вода будет давить на воздух, пытаясь попасть в чашку. Однако неважно что бы ни пыталась вода, она не сможет войти в чашку и коснуться бумаги.

Если чашка опущена не совсем прямо, воздух сможет выход из чашки, который позволит воде течь в чашку. Эта Если ученик не будет осторожен, вода может коснуться бумаги.

Воздушное дробление

(Учитель или инструкции для родителей)

Это проект научит студентов принципам давления воздуха и его сжатию. способность.

Базовый Принципы барометра

Однажды в бутылку с газировкой наливается горячая вода, это увеличивает давление воздуха и энергия воздуха внутри бутылки. Это заставляет воздух выходить из бутылка, в атмосферу. Однако после того, как ученик запечатает бутылку, приведет к тому, что в баллоне будет более низкое давление воздуха, чем атмосферное. Однако, молекулы воздуха внутри бутылки полны энергии от тепла, и поэтому будет давить на стенки бутылки, сохраняя бутылку в надлежащей форме.

Когда В бутылку помещается холодная вода, температура воздуха резко упадет. Это приводит к тому, что молекулы воздуха теряют свою энергию и начинают замедляться.Это приводит к падению давления воздуха внутри бутылки. Поскольку бутылка герметично закрывается, больше не будет воздуха, чтобы попытаться уравнять давление воздуха в бутылка. Таким образом, давления воздуха вне баллона будет достаточно, чтобы преодолеть давление внутри бутылки и раздавить ее.

Уплотнение с воздухом

(Учитель или инструкции для родителей)

Это Эксперимент научит студентов силе всасывания и давления воздуха.

Базовый Принципы барометра

Когда в чашку наливается вода, из чашки вытесняется воздух.Когда тарелка кладется на чашку, образуется своеобразная пломба. Как только чашка перевернута, вода поможет завершить это уплотнение и предотвратит попадание воздуха в кружка. Это вызывает эффект всасывания. Если в чашке есть отверстие или тарелка не плотно прилегает к чашке, она выйдет из строя, и вода разольется повсюду.

Для создается эффект всасывания, вода не может выйти из чашки. Плита и до некоторой степени сама вода образует уплотнение и предотвращает попадание воздуха Кубок.Воздух в чашке поднимется вверх, и попытайтесь вытолкнуть его без успех. Поскольку в чашку не может попасть новый воздух, на нее будет действовать только сила тяжести. воду, чтобы попытаться вытащить ее из чашки. Однако, чтобы вода вышла, что-то должно занять свое место в чаше. Если бы вода каким-то образом могла выйдя из чашки, образуется вакуум. Природа обыкновенно доносится, как пылесос, Таким образом, вода удерживается, таким образом удерживая тарелку.

Прогноз погоды | Науки о Земле

Задачи урока

• Перечислите некоторые инструменты, которые метеорологи используют для сбора данных о погоде.
• Опишите, как эти инструменты используются для сбора данных о погоде во многих географических точках и на многих высотах.
• Обсудите роль спутников и компьютеров в современном прогнозировании погоды.
• Опишите, как метеорологи разрабатывают точные прогнозы погоды.

Словарь

• барометр
• изобары
• изотахи
• изотермы
• радар
• радиозонд
• термометр
• карта погоды

Введение

Прогнозы погоды лучше, чем когда-либо.По данным Всемирной метеорологической организации (ВМО), пятидневный прогноз погоды сегодня так же надежен, как двухдневный прогноз 20 лет назад! Это потому, что синоптики теперь используют передовые технологии для сбора данных о погоде, а также самые мощные в мире компьютеры. Вместе данные и компьютеры создают сложные модели, которые более точно представляют состояние атмосферы. Эти модели можно запрограммировать так, чтобы они предсказывали, как изменится атмосфера и погода. Несмотря на эти достижения, прогнозы погоды по-прежнему часто неверны.Погоду предсказать крайне сложно, потому что это сложная и хаотическая система.

Сбор данных о погоде

Чтобы сделать прогноз погоды, необходимо знать атмосферные условия для этого места и для окружающей местности. Необходимо измерить температуру, давление воздуха и другие характеристики атмосферы и собрать данные.

Термометр

Термометры измеряют температуру. В ртутном термометре старого образца ртуть помещена в длинную очень узкую трубку с колбой.Поскольку ртуть чувствительна к температуре, она расширяется при высоких температурах и сжимается при низких. Шкала на внешней стороне термометра соответствует температуре воздуха.

В некоторых современных термометрах используется спиральная полоска, состоящая из двух видов металла, каждый из которых по-своему проводит тепло. По мере того, как температура повышается и понижается, катушка разворачивается или скручивается сильнее. Другие современные термометры измеряют инфракрасное излучение или электрическое сопротивление. Современные термометры обычно производят цифровые данные, которые можно вводить непосредственно в компьютер.

Барометр

Метеорологи используют барометров для измерения давления воздуха ( Рисунок ниже). Барометр может содержать воду, воздух или ртуть, но, как и термометры, барометры теперь в основном цифровые.

В барометрах

для измерения давления воздуха используются ртутные столбики.

Изменение барометрического давления указывает на приближение погоды. Если давление воздуха поднимется, то на подходе ячейка высокого давления, и можно ожидать чистого неба.Если давление упадет, приближается ячейка низкого давления, которая, вероятно, принесет грозовые тучи. Данные о атмосферном давлении на большей площади могут использоваться для определения систем давления, фронтов и других погодных систем.

Метеостанции

Метеостанции содержат термометр и барометр. Другие инструменты измеряют различные характеристики атмосферы, такие как скорость ветра, направление ветра, влажность и количество осадков. Эти инструменты размещаются в разных местах, чтобы они могли проверить атмосферные характеристики этого места (, рис. ниже).

Наземная метеостанция. Метеостанции расположены на суше, на поверхности моря и на орбите по всему миру.

По данным ВМО, информация о погоде собирается с 15 спутников, 100 стационарных буев, 600 дрейфующих буев, 3000 самолетов, 7300 кораблей и около 10 000 наземных станций.

Радиозонды

Радиозонды измеряют атмосферные характеристики, такие как температура, давление и влажность, когда они перемещаются по воздуху ( Рисунок ниже).Радиозонды в полете можно отслеживать для определения скорости и направления ветра. Радиозонды используют радио для передачи собранных данных на компьютер.

Метеорологический шар с радиозондом под ним. Радиозонд — это нижняя часть, а парашют, который опускает его на землю, находится над ним.

Радиозонды запускаются примерно с 800 объектов по всему миру два раза в день, чтобы получить профиль атмосферы. Радиозонды можно сбросить с воздушного шара или самолета, чтобы проводить измерения при падении.Это делается, например, для отслеживания штормов, поскольку они опасны для полетов самолетов.

Радар

Радар означает радиообнаружение и определение дальности (, рисунок ниже). Передатчик излучает радиоволны, которые отражаются от ближайшего объекта, а затем возвращаются к приемнику. Метеорологический радар может определять многие характеристики осадков: их местоположение, движение, интенсивность и вероятность будущих осадков. Доплеровский радар также может отслеживать скорость выпадения осадков.Радар может определять структуру шторма и использоваться для оценки его возможных последствий.

Радиолокационный вид грозовой линии.

Спутников

Метеорологические спутники становятся все более важными источниками данных о погоде с момента запуска первого в 1952 году. Метеорологические спутники — лучший способ контролировать крупномасштабные системы, такие как штормы. Спутники могут регистрировать долгосрочные изменения, такие как размер ледяного покрова над Северным Ледовитым океаном в сентябре каждого года.

Метеорологические спутники могут наблюдать всю энергию со всех длин волн в электромагнитном спектре. Изображения в видимом свете фиксируют бури, облака, пожары и смог. На инфракрасных изображениях регистрируются облака, температура воды и суши, а также особенности океана, такие как океанские течения (, рис. ниже).

Инфракрасные данные, наложенные на спутниковое изображение, показывают характер осадков во время урагана Эрнесто в 2006 году.

Онлайн-руководство по прогнозированию погоды от Университета Иллинойса можно найти здесь: http: // ww2010. atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/mtr/fcst/home.rxml.

Численный прогноз погоды

Самые точные прогнозы погоды составляются с помощью современных компьютеров, а анализ и интерпретация добавляются опытными метеорологами. Эти компьютеры имеют современные математические модели, которые могут использовать гораздо больше данных и производить гораздо больше вычислений, чем когда-либо могли бы сделать ученые, работающие только с картами и калькуляторами. Метеорологи могут использовать эти результаты, чтобы давать гораздо более точные прогнозы погоды и предсказания климата.

При численном прогнозировании погоды (ЧПП) атмосферные данные из многих источников вводятся в суперкомпьютеры, на которых выполняются сложные математические модели (, рис. ниже). Затем модели рассчитывают, что произойдет с течением времени на разных высотах для сетки равномерно распределенных местоположений. Точки сетки обычно находятся на расстоянии от 10 до 200 километров. Используя результаты, рассчитанные с помощью модели, программа прогнозирует погоду на будущее. Затем он использует эти результаты, чтобы прогнозировать погоду еще дальше в будущее, насколько этого хотят метеорологи.После того, как прогноз составлен, он транслируется через спутники более чем на 1000 сайтов по всему миру.

Прогноз погоды с использованием числового предсказания погоды.

NWP дает самые точные прогнозы погоды, но, как всем известно, даже самые лучшие прогнозы не всегда верны.

Прогноз погоды чрезвычайно важен для снижения материального ущерба и даже смертельных случаев. Если предполагаемый след урагана можно предсказать, люди могут попытаться обезопасить свою собственность, а затем эвакуироваться ( Рис. ниже).

Прогнозируя путь урагана «Рита», вполне вероятно, что были спасены жизни.

Карты погоды

Карты погоды просто и графически отображают метеорологические условия в атмосфере. Карты погоды могут отображать только одну особенность атмосферы или несколько объектов. Они могут отображать информацию из компьютерных моделей или из наблюдений человека.

На погодной карте отмечены важные метеорологические условия для каждой метеостанции.Метеорологи используют множество различных символов для быстрого и простого отображения информации на карте (, рис. ниже).

Расшифровка некоторых символов, которые могут появляться на погодной карте.

После того, как условия построены, точки равного значения могут быть соединены изолиниями. Карты погоды могут иметь много типов соединительных линий. Например:

• Линии равной температуры называются изотермами . Изотермы показывают градиенты температуры и могут указывать на расположение фронта.Что касается осадков, что показывает изотерма 0 ° C (32 ° F)?

Здесь можно увидеть анимацию о том, как изотермы изотермы рисовать контуры: https://courseware.e-education.psu.edu/public/meteo/meteo101demo/Examples/Shockwave/contouring0203. dcr.

• Изобары — это линии равного среднего давления воздуха на уровне моря ( Рисунок ниже). Замкнутые изобары представляют собой расположение ячеек высокого и низкого давления.

Изобары можно использовать для визуализации ячеек высокого (H) и низкого (L) давления.

• Isotachs — это линии постоянной скорости ветра. Там, где минимальные значения встречаются высоко в атмосфере, могут развиваться тропические циклоны. Для определения местоположения струи можно использовать самые высокие скорости ветра.

Карты анализа погоды на поверхности — это карты погоды, которые показывают только условия на земле ( Рисунок ниже).

Карты анализа поверхности могут показывать среднее давление на уровне моря, температуру и количество облачности.

Интерактивное руководство по чтению карт погоды от Университета Иллинойса можно найти здесь: http: // ww2010. atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/maps/home.rxml.

Подробнее о дистанционном зондировании погоды рассказывается в этом онлайн-руководстве: http://ww2010.atmos.uiuc.edu/%28Gh%29/guides/rs/home.rxml.

Итоги урока

• Прогнозы погоды точнее, чем когда-либо прежде. Все еще используются более старые инструменты и методы сбора данных, такие как радиозонды и метеозонды.
• Спутники и компьютеры позволяют делать более подробные и точные прогнозы.
• Прогнозы часто неверны, особенно те, которые предсказывают погоду на несколько дней.

Контрольные вопросы

1. Какие типы инструментов вы ожидаете найти на метеостанции и что они измеряют?
2. Как работает термометр?
3. Как может барометр на одной метеостанции предсказать приближение шторма?
4. Почему погодные шары важны для предсказания погоды? Какую информацию они предоставляют, чего нельзя получить другими способами?
5. Как работает радар и какова его ценность в прогнозировании погоды?
6. Представьте, что ваш учитель просит вас предсказать, какая погода будет завтра. Вы можете выйти на улицу или воспользоваться телефоном, но не можете использовать телевизор или компьютер. Какой метод вы будете использовать?
7. То же, что и выше, только теперь у вас есть доступ к электронике, но не к прогнозу погоды. Вы можете смотреть на карты погоды и радиолокационные изображения, но не на интерпретации, сделанные метеорологом. Какой метод вы будете использовать?
8. В прогнозе дождя не будет, но на улице льет. Как мог прогноз погоды ЧПП пропустить это погодное явление?
9. Что значит сказать, что погода — хаотическая система? Как это влияет на способность предсказывать погоду?

Дополнительная литература / Дополнительные ссылки

пунктов для рассмотрения

• Какова роль метеорологов в создании точных прогнозов погоды при наличии такого большого количества передовых технологий?
• Почему при наличии такого большого количества передовых технологий прогнозы погоды так часто ошибаются?
• Какие успехи, по вашему мнению, потребуются метеорологам для создания точных прогнозов погоды за одну-две недели до крупного погодного явления?

Каника Гупта

Каника Гупта

Хотите сделать этот сайт своей домашней страницей? Это быстро и просто. ..

Да, сделайте эту страницу моей домашней!

НАЗВАНИЕ

ДАТА

Химия 1

Лаборатория 14:

Определение R : постоянная газового закона

ЗАДАЧИ

• Чтобы понять, как реальные газы подчиняются закону идеального газа

• Чтобы определить постоянную закона идеального газа, R

ВВЕДЕНИЕ

Уравнение закона идеального трения PV = nRT соблюдается для большинства газов при комнатной температуре и атмосферном давлении.Однако есть небольшие отклонения от этого, и, следовательно, используется уравнение Ван-дер-Ваальса (P + (n ² a / V ² )) (V-nb) = nRT, поскольку оно учитывает эти отклонения. Он также применим в более широком диапазоне температур и давлений. В уравнении a и b — газовые постоянные. nb — это поправка на конечный объем молекул, а член (n ² a / V ² ) учитывает межмолекулярные притяжения.

Газовая постоянная известна как R и записывается в единицах л-атм / моль-К. R можно определить с помощью уравнения Ван-дер-Ваальса и закона идеального газа для замкнутого образца кислорода. KClO ₃ реагирует с MnO ₂ с образованием KCl и O ₂ . Затем, используя закон парциальных давлений Дальтона, находится давление газа O ₂ , которое затем может быть реализовано в законе идеального газа и уравнении Ван-дер-Ваальса, чтобы найти R.

Обсуждение перед лабораторией

1. При каких условиях температуры и давления вы ожидаете, что газы будут подчиняться уравнению идеального газа?

Газы подчиняются закону идеального газа при высоких температурах и низких давлениях.

2. Вычислите значение R в л-атм / моль-К, предполагая, что идеальный газ занимает 22,4 л / моль в STP.

---

---

R = = 0,0821
3. Почему вы выравниваете уровни воды в колбе и стакане?

Уравнивание уровней воды уравнивает давления и гарантирует, что общее давление в колбе будет атмосферным и не будет содержать влияния давления из-за высоты водяного столба.

4. Почему давление водяных паров влияет на общее давление в колбе?

Поскольку газообразная и жидкая вода находятся в динамическом равновесии, над образцом жидкой воды всегда будет водяной пар.Поскольку давление водяного пара при температуре окружающей среды достаточно высокое, он вносит значительный вклад в общее давление.

5. В чем ценность анализа ошибок?

Анализ ошибок позволяет судить о надежности ваших данных и указывает на потенциальные источники ошибок.

6. Укажите причины, по которым реальные газы могут отклоняться от закона идеального газа на молекулярном уровне.

Закон идеального газа предполагает отсутствие сил притяжения между отдельными газовыми молекулами.Если это не так, настоящие молекулы не подчиняются закону идеального газа. Можно было бы ожидать, что это произойдет при очень высоких давлениях и очень низких температурах, когда молекулы расположены настолько близко друг к другу, что обязательно взаимодействуют. Закон идеального газа также предполагает, что частицы газа не имеют объема. При высоких давлениях их объем может стать значительным по сравнению с объемом контейнера.

7. В настоящее время автомобильные аккумуляторы опломбированы. Когда свинцовые аккумуляторные батареи разряжаются, они производят водород.Предположим, что объем пустот в батарее составляет 100 мл при давлении 1 атм и температуре 25 ° C. Каково было бы повышение давления, если бы при разрядке аккумулятора образовалось 0,05 г H ₂ ? Это проблема? Вы знаете, почему в прошлом не использовались герметичные свинцовые аккумуляторные батареи?

PV = nRT

---

---

(298 тыс.)

---

---

P = = = 6 атм
8. Почему поправочный член к объему вычитается и не добавляется к объему в уравнении Ван-дер-Ваальса?

Член вычитается для подсчета разницы между частицами идеального и реального газа.3760 мм рт.

PV = nRT

(0,88 атм) (. 562 л) = n (0,082 л-атм / моль-К) (293K)

n = 0,02058 моль = 0,021 моль

9. Определенное соединение, содержащее только углерод и водород, имеет плотность пара 2,550 г / л при 100 ° C и 760 мм рт. Если эмпирическая формула этого соединения — CH, какова молекулярная формула этого соединения?

PV = (mRT) / M CH = 12.01g + 1.01 г = 13,02 г

D = m / V = ​​PM / RT

D = (1,00 атм) (13,02 г) / (0,08206 л-атм / моль-К) (373 К)

D = 0,425 г / л

(2,550 г / л) / (0,425 г / л) = 6,00

молекулярная формула: C ₆ H ₆

10. Какой газ, по вашему мнению, будет вести себя больше как идеальный газ, Ne или HBr? Зачем?

Можно ожидать, что Ne будет вести себя больше как идеальный газ, потому что он имеет меньшую молярную массу. Это означает, что силы межмолекулярного притяжения меньше, чем у HBr, и поэтому он больше похож на идеальный газ.

МАТЕРИАЛЫ

Остаток

Горелка Бунзена и шланг

Пробирка

Стакан 250 мл

Фляга Флоренция

Пробки резиновые (2)

Прижимной зажим

Зажим

Барометр

Стеклянная трубка с изгибом под 60 градусов (2) и прямыми участками (2)

Колба Эрленмейера 125 мл

Резиновые трубки

Термометр

Градуированный цилиндр 100 мл

Подставка для колец

Заглушка стеклопластиковая

KClO ₃

MnO ₂

НАСТРОЙКА

Примите меры предосторожности и наденьте защитные очки и лабораторный фартук.Настройка должна выглядеть следующим образом:

ПРОЦЕДУРЫ

1. Отмерьте около 0,02 г MnO ₂ и 0,3 г KClO ₃ .
2. Добавьте MnO ₂ и KClO ₃ в пробирку и взвесьте с точностью до 0,001 г. Запишите массу пробирки с химическими веществами в разделе «Результаты».
3. Добавьте стекловолокно в пробирку очень близко к резиновой пробке.
4. Вставьте резиновую пробку, прикрепленную к пробирке B, в пробирку.
5. Присоедините трубку B к колбе, но убедитесь, что она не выступает ниже уровня воды в колбе.
6. Заполните стеклянную трубку A и резиновую трубку водой, ослабив зажим и прикрепив резиновую грушу к трубке B.
.
7. Закройте зажим, когда трубка будет заполнена.
8. Перемешайте твердые вещества в пробирке, вращая пробирку.Убедитесь, что смесь не потеряна и не касается резиновой пробки.
9. Наполните стакан водой наполовину. Вставьте трубку A в стакан.
10. Откройте зажимной зажим и поднимите стакан до тех пор, пока уровни воды в колбе и стакане не станут одинаковыми. [Уравнивая уровни, вы создаете атмосферное давление в колбе и пробирке.]
11. Закройте зажим, слейте воду из стакана и высушите стакан.
12. Снова вставьте трубку A в стакан и откройте зажимной зажим. Поток должен скоро прекратиться.
13. Если поток не прекращается, значит, аппарат не герметичен, и вам следует начать заново.
14. Осторожно нагрейте нижнюю часть пробирки (где находятся химические вещества). когда скорость выделения газа значительно замедлится, увеличивайте скорость нагрева и нагревайте до тех пор, пока не перестанет выделяться кислород. Вода из колбы должна стечь в стакан.
15. Подождите, пока прибор остынет до комнатной температуры, а затем налейте воду в мерный цилиндр.Запишите объем воды в разделе результатов
16. Выньте пробирку из прибора и взвесьте пробирку с ее содержимым. Запишите это в разделе «Масса пробирки + содержимое после реакции» в разделе «Результаты».
17. Разница между этой массой и массой до реакции равна массе произведенного O ₂ .
18. Запишите барометрическое давление в разделе результатов.
19. Получите комнатную температуру. Запишите его в разделе результатов.
20. Воспользуйтесь таблицей, чтобы получить давление пара воды при комнатной температуре и записать его в разделе «Результаты».
21. Не выбрасывайте химические вещества в корзину для бумаги или раковину. Посоветуйтесь со своим инструктором, где и как утилизировать содержимое.
22. Рассчитайте константу закона газа R, используя данные и уравнение закона идеального газа.

РЕЗУЛЬТАТЫ

1. Масса пробирки + KClO ₃ + MnO ₂ ____ 42,993 г ​​ _______
2. Масса пробирки + содержимое после реакции ___ 42,874 г _______
3. Масса произведенного кислорода _____ 0.119 г _______
4. Масса колбы 125 мл + вода Б / у мерный цилиндр
5. Масса колбы 125 мл Б / у мерный цилиндр
6. Масса воды _____ 95 г _______
7. Температура воды ___ 21 C или 294 K ___
8. Плотность для воды ______ .99792 г / л ___
9. Объем воды ____ ,095 л ______ _{= объем газа O 2 ___ .095 Л _____}
10. Барометрическое давление _ 760,26 мм рт. Ст. (1,00 атм)
11. Давление водяного пара _ 18,6 мм рт. Ст. (0,0245 атм)
12. Давление газа O ₂ (показать расчеты) _ 741,7 мм рт. Ст. (0,976 атм.) __

P (атмосфера) = P (O ₂ ) + P (водяной пар)

760,26 мм рт. Ст. = P (O ₂ ) + 18,6 мм рт. Ст.

P (O ₂ ) = 741,7 мм рт. Ст.

(741,7 мм рт. Ст.) (1 атм) = 0,976 атм

---

(760 мм рт. Ст.)
13. Газовая постоянная R из закона идеального газа (показать расчеты) __ .2 л)) (0,095 л (0,00372 моль) (0,0318 л / моль) = (0,00372 моль) R (294 K)

    = 0,08485 = 0,085 л-атм / моль-К

14. Принятое значение R __ .08206 L-атм / моль-K ___ (источник значения R ) __ учебник ___
16. Неопределенность в R (показать расчеты) .0848! .0005 л-атм / моль-К

R = PV / нТл

P = 741,7 мм рт. 0,1 мм рт. Ст.

В = 0,095 л! 0,0001 л

м =.119 г! 0,0001 г

Т = (21 + 273) С! 1 С

Максимум:

R = (741,8 мм рт. Ст. / 760. Мм рт. Ст.) (0,0951 л) (32,00 г / моль)

---

(0,1189 г) (293K)

R = 0,0853 л-атм / моль-К

Минимум:

R = (741,6 мм рт. Ст. / 760 мм рт. Ст.) (0,0949 л) (32,00 г / моль)

---

(0,191 г) (295K)

R = 0,0843 л-атм / моль-К

Среднее:

0,0853 л-атм / моль-K + 0,0843 л-атм / моль-K

---

2

Разница:

.0853 Л-атм / моль-К -.0843 Л-атм / моль-К = .0005

---

2

Ответ:

R = 0,0848! 0,0005 л-атм / моль-К

ВЫВОДЫ

Вопросы

1. Соответствует ли ваше значение R принятому значению в пределах вашей неопределенности?

Нет, наш R не соответствует принятому значению в пределах вашей неопределенности, но оно близко.

2. Обсудите возможные источники ошибок в эксперименте; укажите те, которые вы считаете наиболее важными.

Есть много возможных источников ошибок в эксперименте, таких как невозможность получить одинаковое давление в стакане и колбе, неточное измерение количества воды в мерном цилиндре, оставление воды в мерном цилиндре на ночь. (даже при том, что это было покрыто), потеря значимых цифр во время расчетов, межмолекулярные силы между молекулами в газе (хотя уравнение Ван-дер-Ваальса учитывает некоторые из них, оно может не учитывать все) и измерения атмосферного давления может быть неточным.

3. Какой газ, по вашему мнению, будет больше отклоняться от идеала, H ₂ или HBr? Поясните свой ответ.

Можно было бы ожидать, что H ₂ будет вести себя больше как идеальный газ, потому что он имеет полярную связь и его способность поляризоваться выше, поскольку молекулярная масса выше, чем у HBr, поэтому он с большей вероятностью будет взаимодействовать с окружающей средой.

4. Как растворимость кислорода в воде влияет на определенное вами значение R ? Поясните свой ответ.

Кислород должен был быть не очень растворимым в воде, чтобы вытеснить воду во флорентийской колбе. Вытесненная вода была тогда нашим показателем объема для количества произведенного кислорода, который был ключевым при определении стоимости

рандов.
5. а. Используйте уравнение Ван-дер-Ваальса для расчета давления, оказываемого 1.000 моль Cl ₂ в 22,41 л при 0,0 ° C. Константы Ван-дер-Ваальса для Cl ₂ равны a = 6,49 л ² атм / моль ² и b = 0.0562 л / моль.

(P + (an2 / v2)) x (V — nb) = nRT

[P + (6,49 L2 атм / моль2) (1.000 моль) 2 / (22,41 л) 2)] x (22,41 л — (1.000 моль) (0,0562 л / моль) =

(1.000 моль) (0,08206 л) -атм / моль-К) (273,15 К)

P = .9898 атм = .990 атм

г. Какой фактор является основной причиной отклонения от идеального поведения, объем молекул Cl ₂ или силы притяжения между ними?

Силы притяжения являются большей причиной отклонения от идеального поведения. -4 моль KClO ₃

---

3 моль O ₂

Если бы газообразный кислород собирали над водой при 20 ° C и общее давление влажного газа составляло 670 мм рт. Ст., Каково было бы парциальное давление кислорода?

Общее давление = Давление O ₂ + Давление H ₂ O

670 мм рт. Ст. = 17,5 мм рт. Ст. + P H ₂ O

P (H ₂ O) = 652,5 мм Hg = 653 мм Hg

(653 мм рт. Ст.) (1,00 атм) = 0,859 атм

---

760.мм рт.

Элементный анализ показал, что оксид азота содержит 30,4% азота и 69,6% кислорода. Если было обнаружено, что 23,0 г этого газа занимают 5,6 л на STP, каковы эмпирические и молекулярные формулы для этого оксида азота?

PV = mRT / M

(1,00 атм) (5,6 л) = (23,0 г) (0,08206 л-атм / моль-К) (273,15 К) / М

M = 92,0603 г / моль = 92 г / моль

92 г / моль x 0,696 = 64 г / моль O (64 г / моль O) / (16,00 г / моль O) = 4,0 моль O

92 г / моль x. 304 = 28 г / моль N (28 г / моль N) / (14,01 г / моль N) = 2,0 моль N

Эмпирическая формула: NO ₂

Молекулярная формула: N ₂ O ₄

Манометрическое давление в автомобильной шине показывает 32 фунта на квадратный дюйм (psi) зимой при 32F. Манометр показывает разницу между давлением в шинах и атмосферным давлением (14,7 фунтов на кв. Дюйм). Другими словами, давление в шинах — это показание манометра плюс 14,7 фунтов на квадратный дюйм. Если бы та же шина использовалась летом при 110F, и воздух не просачивался из шины, каковы были бы показания манометра летом? (ПОДСКАЗКА: вспомните, что C = 5/9 (F 32).)

Манометр = Давление в шинах — Атмосферное давление (14,7 фунтов на кв. Дюйм)

Давление в шинах = манометр + атмосферное давление (14,7 фунтов на кв. Дюйм)

Зима: TP = 32 фунта / кв. Дюйм + 14,7 фунта / кв. Дюйм = 46,7 фунта / кв. Дюйм = 47 фунт / кв. Дюйм

Лето: TP = x +14,7 фунтов на кв. Дюйм

32 F = 0 C = 273 К

110 F = (5/9) (78) C = 43,3 C = 316,5 K

P / T = P / T

(47 фунтов на кв. Дюйм) / (273 K) = x / (316,5 K)

х = 54

54 = x + 14,7 фунтов на кв. Дюйм

х = 39

Энергия Измерения

Мы узнали, что химия занимается свойствами материи и энергетическими изменениями, которым она подвергается.Мы обсудили свойства, связанные с массой и объемом образца вещества. В этом разделе мы исследуем свойства, связанные с энергией. Энергия измеряется либо в джоулях (Дж), либо в калориях (кал), где коэффициент преобразования, связывающий две единицы, равен:

4,184 Дж = 1 кал

Также обычно используются термины килоджоулей, (кДж), 1000 Дж и килокалорий, (ккал), 1000 калорий.Большая калория (калория), используемая в питании, равна одной килокалории.

Количество тепловой энергии, связанной с конкретным образцом, зависит от его температуры, массы и состава. Давайте рассмотрим температуру, прежде чем обсуждать ее связь с энергией образца.

A. Температура
Температура измеряет, насколько горячий или холодный образец относительно чего-то другого, обычно произвольного стандарта.

1. Температурные шкалы
Температура измеряется термометром и обычно указывается с использованием одной из трех различных шкал: Фаренгейта (F), Цельсия (C) (иногда называемого стоградусным) и Кельвин (иногда его называют абсолютным).

Взаимосвязь между температурами на этих трех шкалах очевидна, если вы понимаете, как устроен и откалиброван термометр. Двумя важными характеристиками термометра являются: (1) он содержит вещество, которое расширяется при нагревании и сжимается при охлаждении, и (2) у него есть средства для измерения расширения и сжатия.В термометре, с которым вы, возможно, наиболее знакомы, вещество, которое расширяется и сжимается, — это ртуть. Чтобы измерить ее расширение или сжатие, ртуть помещают в небольшую тонкостенную стеклянную колбу, соединенную с очень узкой или капиллярной трубкой. При повышении температуры ртуть расширяется и ее уровень в капиллярной трубке повышается. Это увеличение высоты пропорционально повышению температуры.

Градуировку термометра проводят следующим образом.Сначала ртутная колба нового термометра погружается в смесь льда и воды. Когда высота ртути в столбике остается постоянной, делается отметка. Эта отметка является одной из ориентиров. Затем смесь льда и воды нагревают до кипения и выдерживают при этой температуре, пока высота ртути в колонке поднимается до нового постоянного уровня. Еще одна отметка делается на колонне на этом уровне; эта отметка является второй точкой отсчета.

Дальнейшие действия зависят от того, будет ли этот термометр измерять температуру по шкале Цельсия, Фаренгейта или Кельвина.Если должна использоваться шкала Цельсия, точка отсчета для смеси лед-вода обозначается 0 ° C, а точка для кипящей воды — 100 ° C. Расстояние между этими двумя опорными точками делится на 100 равных отрезков. Если термометр должен измерять температуру по шкале Фаренгейта, точка отсчета для смеси льда с водой обозначена 32 ° F, а точка кипения — 212 ° F. Расстояние между этими двумя точками делится на 180 равных отрезков. Если термометр должен измерять температуру по шкале Кельвина, контрольная точка ледяной воды обозначается 273.15 К, контрольная точка кипящей воды обозначена 373,15 К, а расстояние между этими двумя отметками делится поровну на 100 сегментов. Обратите внимание, что K не использует символ степени. Символ К означает «градусы Кельвина». Как видите, температуры, измеренные любым из этих термометров, не отличаются; разница заключается в единицах измерения каждой температуры. Соотношения между тремя температурными шкалами показаны на рисунке 2.7.

РИСУНОК 2.7 термометров Фаренгейта, Цельсия и Кельвина.

2. Преобразования между температурные шкалы
Показание температуры на любой из трех шкал можно преобразовать в показания. на любой другой. Сначала рассмотрим преобразование градусов Цельсия в градусы Фаренгейта. Рисунок 2.7 показывает, что между показаниями температуры ледяной воды и отметки кипящей воды, здесь 180 градусов по Фаренгейту, но только 100 градусов по Цельсию.Это соотношение можно записать как коэффициент преобразования:

Другими словами, повышение температуры на 9 градусов по Фаренгейту эквивалентно увеличению на 5 градусов по Цельсию. Рисунок 2.7 также показывает, что числовые значения, присвоенные двум контрольным точкам ледяной воды, различаются на 32 градуса; Значение 0 ° по шкале Цельсия соответствует значению 32 ° по шкале Фаренгейта. Объединив эти факты в уравнение, мы получим:

Это уравнение может быть преобразовано в уравнение преобразования Фаренгейта в Цельсия:

Какая связь между шкалами Цельсия и Кельвина? Поскольку каждая шкала имеет ровно 100 делений или градусов между температурой ледяной воды и температурой кипящей воды, изменение температуры, представленное градусом Цельсия, такое же, как и изменение температуры в градусах Кельвина. Шкалы различаются показаниями в точке отсчета ледяной воды; значение составляет 0 ° по шкале Цельсия и 273,15 по шкале Кельвина. Следовательно, чтобы преобразовать температуру Цельсия в температуру Кельвина, просто добавьте 273,15.

Помните, что перед K не стоит символ градуса (°). Символы для Для Фаренгейта и Цельсия требуется символ градуса; например, мы пишем 212 ° F и 100 ° С, но 373,15 К.

3.Температуры плавления и кипения
К данным, используемым для идентификации вещества, относятся температуры, при которых оно меняет состояние. Точка плавления, (mp) вещества — это температура, при которой оно превращается из твердого в жидкое (или из жидкого в твердое, и в этом случае это можно назвать точкой замерзания). Точка кипения (bp) вещества — это температура, при которой при нормальных условиях вещество превращается из жидкости в газ. Температуры плавления и кипения некоторых веществ показаны в таблице 2. 9.

ТАБЛИЦА 2.9 Точка плавления, точка кипения и физическая состояние при 20 ° C нескольких веществ

Вещество	Плавка точка, ° C	Кипящий точка, ° C	Физическое состояние при 20 ° С
пропан	-190	-42	газ
хлороформ	-64	62	жидкость
натрия хлорид (поваренная соль)	801	1413	твердый
кварц	1610	2230	твердый

Крайний правый столбец в таблице 2. 9 показано физическое состояние некоторых веществ в нормальных условиях. Физическое состояние можно предсказать по температурам плавления и кипения вещества. Вещество, которое кипит ниже комнатной температуры, 20 ° C, при нормальных условиях будет газом, вещество, которое плавится ниже комнатной температуры и закипает выше, будет жидкостью, а вещество, которое плавится выше комнатной температуры, будет твердым.

B. Удельная теплоемкость
Когда к образцу добавляется энергия в виде тепла, результирующая температура изменение зависит от массы и состава образца.Мы осознаем эту зависимость на композицию, когда мы замечаем, что железка быстро ушла на яркое солнце становится слишком горячим для прикосновения, а образец воды той же массы остался в том же месте в течение того же времени становится только приятно теплым. Разница обусловлена ​​разницей в составе и выражается количественно. в удельных плавках двух материалов. Удельная теплоемкость вещества — количество энергии, необходимое для повышения температуры образца весом 1 г на 1 градус Цельсия. Обычно удельная теплоемкость измеряется в джоулях на грамм ° C. (Дж / г ° C).

Удельная теплоемкость железа составляет 0,4525 Дж / г ° C; то есть 0,4525 Дж требуется для повышения температуры 1 г железа на 1 ° C. Удельная теплоемкость воды составляет 4,184 Дж / г ° C, поэтому 4,184 Дж требуется для повышения температуры 1 г воды на 1 ° C. Каждый вид материи имеет уникальную теплоемкость. Некоторые из них перечислены в таблице 2.10.

Удельная теплоемкость — это коэффициент преобразования, который связывает потребляемую энергию с массой, составом и изменением температуры образца.

ТАБЛИЦА 2.10 Удельная теплоемкость некоторых обычных вещества

Металл Дж / г ° C серебристый 0,238 медь 0,385 золото 0. 130 утюг 0,453 свинец 0,159

Жидкость Дж / г ° C бензол 1,70 эфир 2.21 спирт этиловый 2,43 лед (твердый) 2,06 вода 4,18

Удельную теплоемкость вещества можно рассчитать, если мы знаем количество энергии, необходимое для того, чтобы вызвать измеренное изменение температуры в образце известной массы.

Temperature — The Physics Hypertextbook

Обсуждение

теоретическое определение

При определении температуры следует соблюдать осторожность, чтобы не путать ее с теплотой. Тепло — это форма энергии. Температура-то другое. Мы могли бы начать с технического определения, но я бы предпочел начать с вопроса. Насколько жарко? Ответ на этот вопрос (или на подобный вопрос) — измерение температуры.Чем горячее что-то, тем выше его температура. Поэтому я хотел бы предложить следующее неофициальное определение — температура — мера жара.

В науке величины обычно определяются операционально (в процессе их измерения) или теоретически (в терминах теорий конкретной дисциплины). Мы начнем с теоретического определения температуры и закончим операционным определением.

Давайте рассмотрим то, что вы уже должны знать.

1. Система обладает энергией, если она способна выполнять работу.
2. Энергия бывает двух основных форм: кинетическая энергия движения и потенциальная энергия положения.
3. Энергия сохраняется; то есть его нельзя создать или уничтожить. Когда одна форма энергии уменьшается, другая форма должна увеличиваться.

Типичным примером этого является скала на вершине холма. Благодаря своей высоте над подножием холма, он обладает гравитационной потенциальной энергией.Дайте ему толчок, и он начнет катиться. Если мы предположим идеальную ситуацию замкнутой системы, в которой энергия не теряется при спуске, тогда начальная потенциальная энергия породы будет равна ее конечной кинетической энергии.

А теперь сделаем еще один шаг вперед к архетипическому примеру. Предположим, камень врезается в стену. Ни камень, ни стена не упругие, поэтому камень останавливается. Теперь кажется, что мы нарушили закон сохранения энергии. Кинетическая энергия потеряна, и ничто не заменило ее.Куда ушла энергия?

Ответ на этот вопрос: внутри скалы. Энергия была преобразована из внешней энергии , видимой как движение скалы в целом, во внутреннюю энергию движения невидимых частей, составляющих скалу. Две энергии идентичны по размеру, но различаются по внешнему виду. Внешняя энергия видна, потому что она организована. Поступательная кинетическая энергия камня обусловлена ​​скоординированным движением.Все части движутся вперед вместе. Энергия вращения также согласована. Все части вместе вращаются вокруг центра масс. В отличие от этого, внутренняя кинетическая энергия камня невидима, поскольку куски очень маленькие и многочисленные, а их движение совершенно нескоординировано. Их движения статистически случайны со средним значением, равным нулю, что делает энергию в значительной степени невидимой для нас, макроскопических существ.

Потенциальная энергия может также существовать во внешней и внутренней формах. Я не буду приводить здесь пример, но скажу, что внешняя потенциальная энергия относительно очевидна.(Смотрите, на вершине этого холма есть камень.) Внутренняя потенциальная энергия более неясна. (Посмотрите, есть атом рядом с другим атомом.) Внутренняя потенциальная энергия отвечает за скрытое тепло — тема, которая обсуждается позже в этой книге.

Если вы верите, что объекты могут обладать внутренней энергией, то нетрудно поверить, что они могут обмениваться этой энергией. Он известен как термоконтакт . Несводимые части объектов, ответственные за перенос внутренней энергии, известны как атомы — от греческого «α τομή» [ a tomi ], означающего «нельзя разрезать», — но вера в атомы не является необходимостью.Это просто облегчает жизнь. (Удивительно, но большая часть теплофизики и термодинамики была разработана до того, как атомы стали в целом считаться реальными.) Поскольку мы имеем дело с большим количеством атомов, находящихся в нескоординированном движении, будут моменты и места, где передача внутренней энергии будет происходить в одном направлении. и разное время и места, где передача внутренней энергии будет идти в противоположном направлении. Поскольку числа настолько невообразимо велики, нас действительно не волнует, что происходит с каждым атомом.Все, что мы можем наблюдать в таких случаях, — это чистый или общий перенос внутренней энергии. Это известно как тепло. Если чистый обмен внутренней энергии равен нулю; то есть, если тепло не течет из одной области в другую; тогда считается, что вся система находится в состоянии теплового равновесия . Тепло , таким образом, представляет собой чистый перенос внутренней энергии из одной области в другую.

Ничего нельзя сказать, чтобы имел тепло или накопил тепло. Вместо этого мы говорим, что тепло течет из одного места в другое.Направление указано знаком перед числом. Используйте «+», когда тепло поступает, и «-», когда тепло выходит. Тепло может перемещаться влево, вправо, вверх, вниз, вперед или назад, но обычно это не так. Тепло — это форма энергии, а энергия скалярна, поэтому конкретные направления и углы, а также все остальные векторные элементы не имеют значения.

Тепло — это форма энергии, а единица энергии — джоуль [Дж], поэтому тепло следует измерять в джоулях.Однако до того, как это стало известно, у тепла были свои специальные подразделения; например, калория и британская тепловая единица [BTU]. По какой-то причине они до сих пор широко используются в Соединенных Штатах — калорийность для пищевой энергии (которая на самом деле составляет килокалорий) и британские тепловые единицы для печей, кондиционеров, плит и холодильников. Эти единицы будут обсуждаться более подробно в следующем разделе этой книги.

Возвращение к температуре. Что это?

Две области в тепловом контакте имеют одинаковую температуру , когда между ними нет чистого обмена внутренней энергией.Таким образом, температура определяет направление теплового потока — из из области с более высокой температурой и из в область с более низкой температурой. Если говорить более кратко, тепло перетекает от горячего к холодному. Это теоретическое определение температуры.

оперативное определение

Температура измеряется термометром . Основной принцип работы всех термометров заключается в том, что существует некоторая величина, называемая термометрической переменной , которая изменяется в ответ на изменения температуры. Связь между температурой и термометрической переменной может быть прямой или обратной, либо она может определяться полиномиальной или степенной функцией. В любом случае измеряется термометрическая переменная. Нет возможности напрямую измерить температуру.

Типы термометров

тип	термометрическая переменная
жидкость в стакане	том
газ постоянного объема	давление
биметаллическая лента	шаг катушки
резистор электрический	сопротивление
термопара	напряжение

После того, как мы определились с термометрической переменной, которую нужно измерить, следующим шагом будет выбор температурной шкалы .Не потому, что «единицы имеют значение» (как говорит каждый учитель физики, когда они вычитают баллы из учеников, которые забыли записать их на тесте), а потому, что температура не имеет значения без значений, определенных как стандартные. В термометрии нам нужно фиксированных точек : воспроизводимые эксперименты, основанные на естественных явлениях, которые происходят при определенной температуре в заданном наборе условий. Фактически, нам нужны как минимум две фиксированные точки и определенный диапазон чисел (называемый фундаментальным интервалом ) между нижней фиксированной точкой и верхней фиксированной точкой .Другая причина того, что рабочее определение температуры так тесно связано с температурными шкалами, состоит в том, что ранняя наука термометрии связана с изобретением и созданием термометров.

Первый термометр был построен на территории современной Северной Италии в 17 веке Санкториусом Санкториусом (1561–1636), первым врачом, который регистрировал такие жизненно важные показатели, как вес и температура тела; Галилео Галилей (1564–1642), человек, который в основном изобрел научный метод; или Джованни Франческо Сагредо (1571–1620), создатель инструментов, которого иногда называют «учеником» Галилея. Все трое построили так называемые стеклянные термометры для жидкости и , которые состоят из стеклянного резервуара с жидкостью, прикрепленного к узкой стеклянной трубке. При повышении температуры жидкость расширяется и поднимается по трубке. Когда температура снижается, жидкость сжимается и падает обратно в трубку. Таким образом, высота столбца связана с температурой простым линейным образом. Галилей не наносил шкалу на свое устройство, поэтому то, что он изобрел, лучше назвать термоскопом , поскольку все, что он может делать, это показывать изменение температуры, а не измерять их.Санкторус добавил шкалу к стеклянному термоскопу с воздухом, и, таким образом, ему можно было приписать изобретение термометра, но … Воздух в стеклянных устройствах реагирует на изменения давления, а также изменения температуры, а давление не было чем-то, что было хорошо изучено в то время. Сагредо добавил к своему термометру шкалу с 360 делениями, имитирующую классическое деление круга. С тех пор единицы температуры назывались «градусами», независимо от того, было ли их 360 в основном интервале.

Роберт Гук (1635–1703) из Лондона был первым, кто предложил использовать точку замерзания воды в качестве нижней фиксированной точки. Оле Рёмер (1644–1710) из Копенгагена присвоил значение 7,5 ° точке замерзания и 60 ° точке кипения воды, так что нормальная температура тела будет составлять 22,5 °, что в три раза выше точки замерзания. В те дни, когда термометры градуировались вручную, такие уловки обычно были встроены в температурные шкалы.

В любом случае нормальная температура тела — это не та фиксированная точка, которая удовлетворяет потребности серьезной термометрии.Просто слишком много вариаций в концепции «нормального» применительно к людям. (Более значимым термином будет «средний».) У разных людей может быть разная температура тела, и они все равно будут считаться здоровыми, а температура тела каждого человека меняется в течение дня. Мы самые холодные ранним утром и самые жаркие в середине дня. Такое число переменной просто не сокращает его, как фиксированное точку.

Некоторые другие неудачные идеи для фиксированных точек включают…

• подмышка здорового англичанина
• самый глубокий подвал Парижской обсерватории
• Самая жаркая летняя температура Италии, Сирии, Сенегала,…
• точка застывания анисового масла, льняного масла, оливкового масла,…
• точка плавления масла, воска,…
• точка кипения спирта, вина,…
• Кухонный огонь, достаточно горячий для жарки продуктов
• пламя свечи
• Самая горячая ванна, которую может выдержать мужчина, не помешивая ее рукой
• Соль-ледяные смеси

по Фаренгейту

Самыми долговечными из используемых до сих пор температурных шкал является работа Даниэля Габриэля Фаренгейта (1686–1736).Фаренгейт родился в немецкой семье, жившей в Данциге, Пруссия (ныне Гданьск, Польша). Когда ему было 15 лет, он потерял обоих родителей из-за отравления грибами и поступил в ученики к местному торговцу, который позже перевез его в Нидерланды. Фаренгейту такая аранжировка не понравилась, и он просто пропустил своего хозяина. Стажировка меньше похожа на стажировку современных студентов колледжа и больше похожа на семилетнюю трудовую жизнь по договору.

Во время бегства из дома и в течение нескольких лет после этого Фаренгейт путешествовал по Нидерландам, Дании, Германии, Швеции и Польше; приобрел технические навыки, такие как выдувание стекла и изготовление инструментов; и изучил голландский, французский, английский языки и теплофизику.

Когда ему было 28 лет, он поразил научное сообщество, сконструировав пару термометров, которые давали неизменно идентичные показания. Что меня поражает, так это то, что кто-то нашел бы этот поступок поразительным, но, очевидно, никто никогда не делал этого раньше.

Теперь исторический 360-градусный термометр Сагредо присвоил 0 ° смеси снега и соли, 100 ° снегу и 360 ° самому жаркому летнему дню. Такие термометры, которые впервые были построены в северной Италии, были откалиброваны по неизменяемым фиксированным точкам. Это означало, что термометры, изготовленные в 1650 году, давали отличные результаты от тех, которые были изготовлены в 1651 году, а термометры, изготовленные во Флоренции, давали другие результаты, чем термометры, произведенные в Венеции.

Фаренгейта остановился на трех фиксированных точках, которые он подробно описал в статье, представленной Лондонскому королевскому обществу в 1724 году. (Акцент был добавлен к определенным ключевым словам .)

Hujus scalæ divisio tribus nititur terminis fixis, qui arte sequencetimodo parari Possunt; primus illorum in informa parte vel initio scalæ reperitur, & commixtione glaciei, aquæ, & salis Armoniaci vel etiam maritimi acquiritur; huic mixturæ si thermometron imponitur, fluidum ejus usque ad gradum, qui zero notatur, спуститься.Melius autem hyeme, quam æstate hoc Experimentum Succedit.		Деление шкалы зависит от трех фиксированных точек, которые можно определить следующим образом. Первый находится в неоткалиброванной части или в начале шкалы и определяется смесью льда, воды и хлорида аммония или даже морской соли . Если термометр поместить в эту смесь, его жидкость опустится до градуса, отмеченного цифрой ноль .Зимой этот опыт удается лучше, чем летом.
Secundus terminus obtinetur, si aqua & glacies absque memoratis salibus commiscentur, imposito thermometro huic mixturæ, Fluidum ejus tricesimum secundum Occidentat gradum, & terminus initii 31 congelation vocisation aquæ enim stagnantes tenuissima jam glacie obducuntur, quando hyeme liquor thermometri hunce gradum attingit.		Вторая точка получается, если вода и лед смешиваются без вышеупомянутых солей. Когда термометр помещается в эту смесь, ее жидкость достигает 32-го градуса. Я называю эту точку замерзания . Ведь неподвижная вода уже покрыта очень тонким слоем льда, когда жидкость термометра достигает этой точки зимой.
Terminus tertius в nonagesimo sexto gradient reperitur; & spiritus usque ad hunc gradum dilatatur, dum thermometrum в руду sub axillis hominis в statu sano viventis tam diu tenetur donec perfectissime calorem corporis acquisivit.		Третья точка расположена на 96-м градусе градуса. Алкоголь расширяется до этой точки, когда он находится во рту или под мышкой здорового человека, пока он полностью не наберет тепла его тела .
Даниэль Габриэль Фаренгейт, 1724		Перевод Дж. Холланда для sizes.com

После смерти Фаренгейта эти фиксированные точки были изменены, так что шкала с его именем теперь имеет только две, более разумные фиксированные точки. Нормальная точка замерзания воды оставалась на уровне 32 ° F, но точки нагрева соленой воды и тела были понижены в пользу верхней фиксированной точки 212 ° F при нормальной температуре кипения воды. Это разделило основной интервал на 180 градусов, что было приемлемым числом для работы. Разделить интервал на половины или трети (или степени половин и третей) не так уж и плохо. Настоящая проблема — это пятые. Множители 96: 2, 2, 2, 2, 2, 3; который лишен страшных пятерок.Множители 180: 2, 2, 3, 3, 5; который включает пять, но, по крайней мере, есть только один. Множители 100: 2, 2, 5, 5; у которого вдвое больше пятерок, чем у 180, а значит, вдвое больше страха.

по Цельсию

НЕ ЗАВЕРШЕНО

Рене Реомюр (1683–1757) Франция. Андерс Цельсий (1701–1744) Швеция.

Поскольку между двумя контрольными точками есть сто градусов, использовались названия градусов по Цельсию и сотых градусов , а также название градусов по Цельсию . В 1948 году эти альтернативные имена были исключены, и в качестве официального названия был выбран градус Цельсия. Это было сделано в честь Цельсия за его работу по разработке исходной системы и во избежание непоследовательного использования префикса centi. Название «градус по Цельсию» подразумевает, что существует единица измерения, называемая «градус».

кельвин

НЕ ЗАВЕРШЕНО

Уильям Томсон, лорд Кельвин (1824–1907) Ирландия – Шотландия предлагает первую шкалу абсолютных температур. Рудольф Клаузиус (1822–1888) Германия предложил изменить шкалу таким образом, чтобы размер одного градуса по шкале Томсона был равен одному градусу Цельсия.

Международная температурная шкала (ITS)

Несколько фиксированных точек.

преобразование температуры

Большинство преобразований единиц выполняется с помощью масштабирования и . Вы берете число с единицей измерения и умножаете (или делите) на коэффициент преобразования, чтобы получить новое число с новой единицей. Число само по себе может быть больше или меньше после преобразования, но число с единицей идентично, поскольку коэффициент преобразования равен единице.Единицы измерения температуры не всегда можно преобразовать таким образом, поскольку не все температурные шкалы присваивают нулевое значение одной и той же фиксированной точке. Для преобразования температуры часто требуется перевод на , чтобы нули выровнялись. Вы берете число с единицей измерения и добавляете (или вычитаете) коэффициент преобразования с числом и единицей. Вы можете сделать это до или после любого масштабирования, в зависимости от того, что вам удобно. Комбинация масштабирования и трансляции называется линейным преобразованием (или линейным отображением ).

Самым простым преобразованием температуры является градус Кельвина в градус Цельсия. Размеры двух блоков идентичны по конструкции. Температурный интервал в 1 K равен 1 ° C, поэтому коэффициент масштабирования составляет 1 ° C / 1 K. Температура абсолютного нуля называется 0 K по шкале Кельвина и -273,15 ° C по шкале Цельсия, поэтому требуется коэффициент перевода −273 ° C. Таким образом, мы в основном умножаем на единицу, что то же самое, что ничего не делаем, и вычитаем 273. Обратное преобразование столь же просто.

Преобразование между кельвином и градусом Цельсия

	формальное обозначение	сокращенная версия
К → ° С	T [° C] = 1 ° С T [K] — 273,15 ° C 1 К	° С = К — 273,15
° С → К	T [K] = 1 К Т [° C] + 273.15 К 1 ° С	° С = К + 273,15

Позвольте мне кое-что рассказать. Последняя часть этого раздела действительно полезна только для граждан и жителей США. Между температурой кипения и замерзания воды от 180 ° F до 100 ° C. Это дает коэффициент масштабирования 180 ° F / 100 ° C при преобразовании из градусов Цельсия в градусы Фаренгейта, который уменьшается до 5/9. Ноль шкалы Цельсия находится на 32 градуса выше нуля шкалы Фаренгейта, поэтому необходим коэффициент перевода +32 ° F.

Обратное преобразование (градусы Фаренгейта в градусы Цельсия), я думаю, лучше всего делать немного другим способом. Начните с выравнивания нулевых точек путем вычитания 32 ° F, затем используйте коэффициент масштабирования 100 ° C / 180 ° F или 5/9.

Преобразование между градусами Цельсия и градусами Фаренгейта

	формальное обозначение	сокращенная версия
° C → ° F	T [° F] = 180 ° F T [° C] + 32 ° F 100 ° С	° F = 9 ° С + 32 5
° F → ° C	T [° C] = ⎛ T [° F] — 32 ° F ⎞ 100 ° С 180 ° F	° С = ⎛ ° F — 32 ⎞ 5 9

Для тех из вас, кто предпочитает линейные преобразования в форме y = mx + b , вот это последнее преобразование еще раз…

° С =	5	° F —	160
	9		9

Единственное преимущество этой записи состоит в том, что ее можно использовать, чтобы показать, что…

0 ° F = —	160	° С
	9

0 ° F = −17. 78 ° С

Совершенно того стоит.

Выбранные температуры ( фиксированных точек красного цвета )

по Фаренгейту (° F)	по Цельсию (° C)	кельвин (К)	событие, место, явления, процесс
		~ 10 32	планковская температура, верхний предел температуры
		~ 10 13	Самый горячий лабораторный эксперимент (LHC, 2012)
		~ 10 10	ядро ​​горячих звезд
		~ 10 7	ядро ​​Sun
		~ 10 7	ядерный взрыв
		~ 10 6	солнечная корона (атмосфера Солнца)
		25 000	поверхность голубых звезд
		24 000	молния
		6500	D 65 стандартный белый горячий (эффективный)
		6000	центр Земли
		5933	вольфрамовые кипения
		5772	поверхность Солнца
		3683	плавки вольфрама
		3500	поверхность красных звезд
4900	2700	3000	лампа накаливания
3100	1700	2000	типичное пламя
2200	1200	1500	свежая лава
1984. 32	1084,62	1357,77	медь замерзает
1947,52	1064,18	1337,33	золото зависает
1763.20	961,78	1234,93	серебро застывает
1250	680	950	тусклый красный горячий
1220.58	660,323	933,473	алюминий замерзает
930	500	770	начинающаяся красная жара
850	460	730	средняя температура на Венере
840	450	720	дневная температура на Меркурии
787.149	419,527	692,677	цинк замерзает
674	357	630	кипения ртути
621	327	600	свинец плавится
574,5875	301,4375	574,5875	шкалы Фаренгейта и Кельвина совпадают
530	280	550	Домашний духовой шкаф для очень горячего режима
451	233	506	горит бумага, по словам Рэя Брэдбери (платная ссылка)
449. 470	231,928	505.078	олово застывает
313,8773	156,5985	429,7485	индий замерзает
252	122	395	верхний предел срока службы при высоком давлении
212	100	373,15	вода закипает
134	56.7	329,817	Самая высокая температура на Земле (Калифорния, 1913 г.)
106	41	314	Рекорд города Нью-Йорка (Центральный парк, 1936 г.)
100	37,778	310,928	ничего важного
98,6	37,0	310,2	человеческое тело (традиционное для США)
98. 2	36,8	309,9	человеческое тело (доработанное)
96			человеческое тело (по Фаренгейту)
85,5763	29,7646	302,9146	галлий плавится
80	27	300	численно удобная «комнатная температура» (300 К)
68	20	293	численно удобная «комнатная температура» (20 ° C)
59	15	288	средняя температура на Земле
32.018	0,01	273,16	тройная точка воды
32	0	273,15	вода замерзает
19	−7	266	оптимальная температура льда для катания на коньках
0	−17,8	255	ледяно-водно-солевая смесь (по Фаренгейту)
−14. 3	−25,7	247	Рекордно низкий уровень Нью-Йорка (Центральный парк, 1934 г.)
−37,9019	−38,8344	234,3156	тройная точка ртути
−38	−39	234	замерзает ртуть
−40	−40	233	шкалы Фаренгейта и Цельсия совпадают
−56	−49	220	средняя температура на Марсе
−108	−78	195	точка сублимации сухого льда
−128.5	−89,2	183,95	Самая низкая температура на Земле (Антарктида, 1983)
−279,67	−173,15	100	ничего важного
−300	-180	90	ночная температура на Меркурии
−279	−183	90	кислородные сжиженные
−308. 8196	−189,3442	83.8058	тройная точка аргона
−320	−196	77	азот сжиженный
		63	азотные заморозки
		54,3584	кислородная тройная точка
		50	средняя температура на Плутоне
		24.5561	неоновая тройная точка
		20,3	сжиженный водород
		13.8033	тройная точка водорода
		4,22	гелий сжиженный
		2,7260	космический микроволновый фон
		2. 174	гелий I / II λ точка (0,050 атм)
		~ 1	самая холодная точка в космосе (туманность Бумеранг)
		0,95	гелий замерзает (26 атм)
		0,010	самый холодный кубический метр (CUORE, 2017)
		10 −8	черная дыра звездной массы
		10 −10	Самый холодный лабораторный эксперимент (Университет Аалто, 2000)
		10 −13 ~ 10 −16	сверхмассивная черная дыра
−459.67	−273,15	0	абсолютный ноль

Perrin Manufacturing — Диагностика манометров

Использование манометров для поиска и устранения неисправностей

Манометрическое давление — это первый инструмент при поиске и устранении неисправностей переменного тока. В таблице ниже показаны 7 показаний датчиков, с которыми вы можете столкнуться. Используйте инструмент считывания показаний манометра отдельно или в сочетании с таблицей диагностики манометров для поиска и устранения неисправностей переменного тока.

Инструмент для считывания показаний манометра

Нормальные условия
Воздух в системе охлаждения (недостаточное всасывание)
Неисправен расширительный клапан
Избыток хладагента
Попадание влаги
Хладагент не циркулирует
Сводная таблица диагностики датчиков

Нормальные условия

1 Атмосфера
Комнатная температура 30-38 C (86-96 F)
Обороты двигателя прибл.1500 об / мин или около 75% номинальной частоты вращения двигателя

В начало

---

Воздух в системе охлаждения (недостаточное всасывание)

Диапазон давления
Сторона низкого давления: от 36 до 50 фунтов на кв. Дюйм
Сторона высокого давления: от 284 до 356 фунтов на кв. Дюйм
Показания
Оба давления СЛИШКОМ ВЫСОКОЕ
Трубопровод на стороне низкого давления не холодный
Причины
Воздух в системе
Средство устранения
Слейте воду из системы
Долейте хладагент
Проверьте показания манометра
При продолжительной работе с воздухом в системе резервуар для жидкости необходимо заменить.

В начало

---

Неисправен расширительный клапан

Диапазон давления
Сторона низкого давления: от 30 до 36 фунтов на кв. Дюйм
Сторона высокого давления: от 313 до 327 фунтов на кв. Дюйм
Показания
Оба давления слишком ВЫСОКИЕ
Причины
Неправильная заправка хладагента
Неисправный расширительный клапан
Неправильная установка датчика температуры
901 Устранение
Проверить заправку хладагента
Проверить установку и изоляцию датчика температуры
Если заправка хладагента в порядке, а установка и изоляция датчика температуры правильные, замените расширительный клапан.

В начало

---

Избыток хладагента

Диапазон давления
Сторона низкого давления: от 36 до 43 фунтов на кв. Дюйм
Сторона высокого давления: 327+ фунтов на кв. Дюйм
Показания
Оба давления СЛИШКОМ ВЫСОКИ
Причины
Повышение давления из-за чрезмерного количества хладагента
Недостаточное охлаждение конденсатора

Устранение Проверьте уровень хладагента
Очистите конденсатор
Проверьте и отрегулируйте ремень вентилятора и / или двигатели вентилятора конденсатора

В начало

---

Проникновение влаги

Диапазон давления
Сторона низкого давления: от 18 до 28 фунтов на кв. Дюйм
Сторона высокого давления: от 85 до 256 фунтов на квадратный дюйм
Показания
Сторона низкого давления чередуется между вакуумом и нормальным давлением
Причины
Влага замерзла в системе кондиционирования воздуха, засорение расширительного клапана.
Устранение
Вакуумирование системы
Заменить осушитель приемника
Зарядить систему

В начало

---

Хладагент не циркулирует

Диапазон давления
Сторона низкого давления: от 0 до -29,99 фунтов на кв. Дюйм
Сторона высокого давления: от 71 до 85 фунтов на кв. Дюйм
Показания
Сторона низкого давления становится вакуумом
Высокое давление, как указано выше ресивера-осушителя или расширительного клапана
Причины
Система переменного тока заблокирована из-за загрязнения или льда
Система переменного тока отключена из-за неисправности расширительного клапана или датчика температуры
Линия переменного тока от испарителя к компрессору имеет перегиб в линии
Устранение
НЕМЕДЛЕННО ОСТАНОВИТЕ ЭКСПЛУАТАЦИЮ
Проверьте наличие загрязнений или льда
Если обнаружена влага, откачайте систему
Если расширительный клапан неисправен, замените его
Замените осушитель приемника
Заправьте хладагент до надлежащего уровня
Отремонтируйте любые перегибы шлангов

В начало

---

Сводная таблица диагностики датчиков

Сторона низкого давления СЛИШКОМ ВЫСОКАЯ
Сторона низкого давления обычно становится слишком высокой, когда сторона высокого давления слишком высока.

Причина	Инспекция	Средство
Неисправен термовыключатель	Выключатель магнитной муфты выключается до того, как температура воздуха на выходе станет достаточно низкой.	Заменить термовыключатель
Плохой контакт расширительного клапана Датчик температуры	Манометрическое давление на сторонах высокого и низкого давления выравнивается при выключении магнитной муфты (в течение короткого времени)	Заменить компрессор
Расширительный клапан слишком сильно открывается	Изморозь налипла на всасывающий шланг / трубу	Установите датчик температуры на трубу низкого давления и закройте изолентой.
Забит всасывающий фильтр компрессора	Фитинг компрессора крут, а шланг низкого давления — нет.	Снимите и очистите фильтр.

Слишком низкое давление на стороне низкого давления

Причина	Инспекция	Средство
Недостаточно хладагента	Существует небольшая разница температур между сторонами низкого и высокого давления.	Устраните утечки и заправьте хладагент до нужного уровня.
Бак для жидкости забит (ресивер-осушитель, аккумулятор)	Значительная разница температур между входной и выходной сторонами приемного осушителя во время работы. Также бак может быть матовым	Заменить бак для жидкости (ресивер-осушитель)
Расширительный клапан засорен	Входная сторона расширительного клапана матовая.Обычно давление на стороне низкого давления близко к вакууму.	Заменить расширительный клапан.
Расширительный клапан температуры Датчик утечки газа (повреждена капиллярная трубка и т. Д.)	Сторона выхода расширительного клапана охлаждена, а сторона низкого давления — НИЗКОЕ.	Очистите или замените расширительный клапан.
Трубопровод засорен или заблокирован	Показания низкого давления уменьшаются или отображается отрицательное значение. Указывает на то, что трубопровод между змеевиком испарителя и компрессором засорен или заблокирован.Место засора может указывать на место промерзания.	Очистите или замените трубопровод.
Неисправен термовыключатель (контроль холода)	Испаритель замерз, на поверхности змеевика виден лед, а не только иней на коллекторах змеевика.	Подсоедините трубку датчика температуры к более холодной части змеевика или замените термовыключатель.

Сторона высокого давления слишком ВЫСОКАЯ

Причина	Инспекция	Средство
Плохое охлаждение конденсатора	Грязные или забитые ребра конденсатора, охлаждающие вентиляторы работают неправильно.	Очистите и / или отремонтируйте сердечник / вентиляторы конденсатора.
Избыточный хладагент	Проверить показаниями манометра	Используйте оборудование для сбора хладагента для улавливания излишков хладагента. Заправляйте хладагент до нужного уровня.
Воздух в системе	Высокое давление со стороны высокого и низкого давления	Выполните откачку, вакуумируйте и заправьте хладагентом.

СЛИШКОМ НИЗКОЕ значение стороны высокого давления

Причина	Инспекция	Средство
Недостаточно хладагента	Небольшая разница температур между низким и высоким давлением.	Устраните утечки и заправьте хладагент до нужного уровня

Atmo336 — осень 2002 г.

Atmo336 — осень 2002 г.

Влияние изменений давления и плотности воздуха на тело человека

Люди могут выжить на высоте около 20 000 футов (3,8 мили) над уровнем моря. На высоте более 20000 футов человеческое тело начинает страдать от состояния, называемого гипоксия , при которой мозг не получает достаточно кислорода для долгосрочное выживание.Проблема в том, что выше 20000 футов плотность воздуха слишком низко. Хотя воздух на высоте 20000 футов все еще содержит около 21% кислорода, но количество молекул воздуха на единицу объема слишком мало. Чтобы понять, почему это проблема, вам нужно подумать, как работает дыхание.

Непосредственно перед вдохом давление воздуха в легких равняется атмосферному. давление воздуха снаружи. Когда вы делаете вдох, мышцы работают чтобы расширить легкие (увеличить объем легких). Увеличение объем контейнера с воздухом вызовет давление воздуха внутри контейнера уменьшаться (снижается скорость столкновения молекул воздуха с контейнером).С более низким давлением воздуха в легких по сравнению с наружным воздухом врывается в ваши легкие, пока давление воздуха в легких не сравняется с давлением воздуха снаружи (атмосферное давление). Другой способ подумать об этом: воздух попадает в легкие до тех пор, пока плотность воздуха (количество молекул на объем) внутри примерно равен плотность воздуха снаружи. (Для всех вас, кто занимается наукой, плотность воздуха внутри ваши легкие не будут точно соответствовать плотности воздуха снаружи, потому что воздух в ваших температура легких отличается от температуры воздуха снаружи, но это помогает объяснение).

При вдохе нельзя сжимать воздух в легких до более высокого давления (или плотности), чем воздух снаружи. Все, что вы можете сделать физически, — это увеличить объем легких и создаваемая разница в давлении выталкивает воздух в легкие. Ваше тело извлекает кислород из воздуха всякий раз, когда молекула кислорода сталкивается с принимающими кислород поверхностями ваших легких. На больших высотах плотность воздуха уменьшается, поэтому в объеме вашего открытого легкие.Просто не хватает столкновений между молекулами кислорода и поверхностью ваших легких для извлечения кислорода, достаточного для функционирования организма. Много людей, особенно те, кто не привык к большой высоте, начинают испытывать проблемы из-за недостатку кислорода на высоте значительно ниже 20 000 футов (высотная болезнь).

В целом, когда люди проводят время на большой высоте, их тела привыкают к снижение уровня доступного кислорода. Вот почему вам рекомендуется провести несколько дней на большой высоте, прежде чем делать какие-либо напряженная деятельность (например, восхождение на высокие горы).Некоторые спортсмены будут тренироваться по максимуму. высоты, чтобы их тела стали более эффективно извлекать кислород, что дает им преимущество при выполнении напряженных действий, во время которых в организме много кислорода потребность.

А как насчет коммерческих самолетов, которые часто летают на высоте более 30 000 футов? Коммерческий самолеты находятся под давлением, т. е. в кабину поступает и сжимается наружный воздух, повышение плотности и давления воздуха. Объявление «в кабине под давлением комфортная высота »означает, что давление в кабине установлено таким же, как атмосферное давление на более низкой высоте (чем летит самолет).На практике коммерческие кабины самолетов находятся под давлением при взлете и остаются под давлением на протяжении всего полета. В кабине обычно создается давление около 75% среднего атмосферного давления на уровне моря. Когда самолет поднимается на большую высоту, любая дыра в кабине приводит к выбросу воздуха из самолета до тех пор, пока давление в салоне не сравняется с внешним давлением. В этом случае необходимо использовать кислородные маски, иначе вы не сможете жить.

Хотя кабина находящиеся под давлением, люди обычно ощущают последствия изменения воздуха давление в быстро поднимающемся или спускающемся самолете со стороны ощущение хлопка в ушах. Быстрый подъем или спуск по экспресс-лифт или на горных дорогах часто производит то же самое ощущение. Выталкивание ушей является симптомом естественного ответ, который помогает защитить барабанную перепонку от повреждений. В физиологические подробности лопания ушей описаны ниже.

Барабанная перепонка отделяет внешнее ухо от среднего уха. камера. Когда самолет взлетает и давление в салоне падает, однако давление воздуха на внешнее ухо уменьшается. Как воздух изменяется давление на внешнее ухо, искажается барабанная перепонка если не происходит компенсационное изменение давления в середине ухо.Если давление не выравнивается между наружным и в среднем ухе барабанная перепонка выпячивается наружу (см. рис. 4.12a). С другой рука, когда самолет снижается и давление в кабине увеличивается, воздух давление в наружном ухе увеличивается. Без компенсации изменение давления в камере среднего уха, вздутие барабанной перепонки внутрь (см. рисунок 4.12b). В обоих обстоятельства, деформация барабанной перепонки вызывает не только физические дискомфорт, но выпуклая барабанная перепонка не вибрирует эффективно и звуки приглушены.Если разница давления воздуха между среднее и внешнее ухо продолжает увеличиваться, барабанная перепонка может разорваться, что может вызвать необратимую потерю слуха. К счастью, в теле есть естественный механизм, изменяющий воздух. давление в камере среднего уха. Евстахиева труба соединяет среднее ухо с глоткой, что, в свою очередь, приводит к наружу через ротовую и носовую полости (см. рис. 4.12c). Обычно Евстахиева труба закрыта там, где она входит в глотку, но она открывается, если возникает достаточный перепад давления воздуха между среднее ухо и глотка.

Открытие евстахиевой трубы позволяет создавать давление воздуха в среднее ухо для быстрого уравновешивания с внешним давлением воздуха и барабанная перепонка возвращается к своей нормальной форме. Вибрации барабанные перепонки, которые связаны с быстрым изменением ее формы, являются то, что человек слышит как «треск в ушах». Выталкивание ушей — это способ тела предотвратить необратимую потерю слуха, когда испытывает резкое изменение давления воздуха. Зевота или глотание ускоряет открытие евстахиевой трубы, тем самым уменьшая период дискомфорта.По этой причине авиапассажирам рекомендуется жевать жвачку при подъеме и спуске самолета. На некоторых полеты, бортпроводники раздают леденцы. Жевательная резинка, сосать леденцы, и даже запах и вкус этих вещества сигнализируют мозгу, который, в свою очередь, ускоряет выделение слюны из слюнных желез (расположенных в челюсти область, край). Скопление слюны в полости рта вызывает глотание. рефлекс, который открывает евстахиеву трубу и уравновешивает давление воздуха с обеих сторон барабанной перепонки.

.