В открытом сосуде 1 и закрытом сосуде 2 находится вода: В открытом сосуде 1 и закрытом сосуде 2 находится вода. Если открыть кран К, то:…

Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда – конспект урока – Корпорация Российский учебник (издательство Дрофа – Вентана)

Разработки уроков (конспекты уроков)

Линия УМК А.В. Перышкина. Физика (7-9)

Физика

Внимание! Администрация сайта rosuchebnik.ru не несет ответственности за содержание методических разработок, а также за соответствие разработки ФГОС.

Тип урока: Урок открытия и первичного закрепления знаний.

Цель урока: получить выражение для расчёта давления жидкости на дно и стенки сосуда; проверка качества знаний учащихся при решении задач.

Задачи урока:

• Предметные: углубить и закрепить знания о давлении жидкости.
• Метапредметные: продолжить развивать внимание, память, логическое мышление, умение делать выводы.
• Личностные: способствовать формированию научного мировоззрения, активизировать учебно-познавательную деятельность учащихся, содействовать формированию самостоятельности, воспитанию интереса к предмету.

Оборудование к уроку: компьютер, видеопроектор, интерактивная доска, два стакана с водой, цилиндрические сосуды с основаниями различной площади, деревянный брусок, камень, два одинаковые пластмассовые груза, широкий сосуд, аквариум, удочка, каточки с заданиями, учебник по физике.

1.Организационный момент.

2. Актуализация имеющихся знаний.

Взаимопроверка в парах по вопросам. Слайд 1

1. Чем отличается процесс передачи давления в жидкости и газе от передачи давления твёрдыми телами? (давление твёрдыми телами передаётся в направлении действия силы, в жидкости и газе по всем направлениям одинаково)
2. Сформулируйте закон Паскаля. (давление, производимое на жидкость или газ, передаётся в любую точку без изменений во всех направлениях
   )
3. Мальчик выдувает мыльные пузыри. Почему они принимают форму шара? (они приобретают форму шара, так как давление в газе, согласно закону Паскаля передаётся одинаково по всем направлениям)
4. От чего зависит давление газа? (от объёма, массы и температуры газа)
5. Для космонавтов пищу изготавливают в полужидком виде и помещают в тюбики с эластичными стенками. Что помогает космонавтам выдавливать пищу из тюбиков? (Закон Паскаля)
6. Почему взрыв снаряда под водой губителен для живущих в воде организмов? ( давление взрыва в жидкости, согласно закону Паскаля, передаётся одинаково по всем направлениям, и от этого животные могут погибнуть)
7. Почему пловец, нырнувший на большую глубину, испытывает боль в ушах? (с глубиной давление увеличивается; пловец испытывает боль в ушах, так как вода с большой силой давит на барабанные перепонки)

3. Открытие нового знания.

Слайд 2

В три сосуда с одинаковой площадью дна, стоящие на столе, налили воды до одного уровня

1) В каком сосуде масса воды больше? Меньше?

2) Одинаковым ли будет давление воды на дно сосудов?

Вы уверены? Как рассчитать давление жидкости на дно сосуда? (

Затруднение).

• Какая цель нашего урока? (Узнать, как рассчитать давление жидкости на дно сосуда)
• Какая тема урока? (Расчёт давления жидкости на дно и стенки сосуда) Слайд 3

Учащиеся записывают тему к себе в тетрадь.

Попытаемся вывести формулу для расчёта этого давления. Но какую же форму сосуда нам надо выбрать для расчёта нашей формулы? Я предлагаю взять форму прямоугольного параллелепипеда.

Для того чтобы упростить вывод формулы для расчета давления на дно и стенки сосуда, удобнее всего использовать сосуд в форме прямоугольного параллелепипеда (Рис. 2).

Рис. 2. Сосуд для расчета давления жидкости

Площадь дна этого сосуда – S, его высота – h. Предположим, что сосуд наполнен

жидкостью на всю высоту h. Чтобы определить давление на дно, нужно силу,

действующую на дно, разделить на площадь дна. В нашем случае сила – это вес жидкости P, находящейся в сосуде

p =	P
	S

Поскольку жидкость в сосуде неподвижна, ее вес равен силе тяжести, которую можно вычислить, если известна масса жидкости m.

P = mg

Напомним, что символом g обозначено ускорение свободного падения.

Для того чтобы найти массу жидкости, необходимо знать ее плотность ρ и объем V

m = ρV

Объем жидкости в сосуде мы получим, умножив площадь дна на высоту сосуда

V = Sh

Эти величины изначально известны. Если их по очереди подставить в приведенные выше формулы, то для вычисления давления получим следующее выражение:

p =	ρShg
	S

В этом выражении числитель и знаменатель содержат одну и ту же величину S – площадь дна сосуда. Если на нее сократить, получится искомая формула для расчета давления жидкости на дно сосуда:

p = ρgh

Итак, для нахождения давления необходимо умножить плотность жидкости на величину ускорения свободного падения и высоту столба жидкости.

Полученная выше формула называется формулой гидростатического давления. Согласно этой формуле гидростатическое давление не зависит от формы сосуда, в котором находится жидкость и от площади его сечения. Оно зависит от высоты столба жидкости и от плотности жидкости.

Возвратимся к нашему вопросу: Одинаковым ли будет давление воды на дно сосудов? (

одинаковым)

Данная формула позволяет найти давление на дно сосуда. А как рассчитать давление на боковые стенки сосуда? Чтобы ответить на этот вопрос, вспомним, что на прошлом уроке мы установили, что давление на одном и том же уровне одинаково во всех направлениях. Это значит, давление в любой точке жидкости на заданной глубине h может быть найдено по той же формуле.

Возвратимся к нашему вопросу: Одинаковым ли будет давление воды на дно сосудов?

4. Физминутка

(под медленную, спокойную мелодию)

— Я предлагаю вам, ребята, выполнить дыхательную гимнастику:

1-е упр. Набрать воздух в лёгкие (вдыхаем медленно, но как можно больше воздуха),

Медленно выдохнуть

2-е упр. Руки медленно поднимаем вверх и делаем (одновременно) глубокий вдох.

Руки опускаем – выдох.

3-е упр. Глубоко вдохнуть, садясь за парту, медленно выдыхаем (гимнастика проводится под спокойную музыку).

— Сейчас вы выполнили дыхательную гимнастику, которую врачи рекомендуют проводить 3-4 раза в день.

— А какой физический закон лежит в основе дыхательной гимнастики, как он называется? (в основе дыхательной гимнастики лежит закон Паскаля)

5.

Закрепление материала.

 Решение задач.

а) Проведение игры «рыбалка»

Качественные задачи:

1. Куда бы вы перелили сок из литровой банки, чтобы его давление на дно сосуда стало больше: в пятилитровую кастрюлю или в литровую бутылку? (в литровую бутылку)
2. Какие из жидкостей: вода или керосин оказывает меньшее давление на дно сосудов одной формы, если объёмы жидкостей одинаковы? (керосин)
3. Как изменится давление воды на дно доверху наполненного стакана, если в воду опустить камень? (не изменится)
4. В цилиндрический сосуд, частично наполненный водой, опустили деревянный брусок. Как изменится давление воды на дно сосуда? (
   увечится)
5. Два одинаковых предмета были опущены в цилиндрические сосуды с основаниями различной площади. В цилиндрических сосудах уровень воды до погружения предмета одинаков. В каком сосуде гидростатическое давление больше? (в сосуде меньшей площади)

Ответы на задачи подтверждаются опытами.

б) Расчётные задачи:

1. упр. 17(2)
2. Определите высоту столба керосина, который оказывает давление на дно сосуда равное 8 кПа. Слайд 4

Самостоятельная работа по решению задачи упр.17(1) по рядам?

6. Подведение итогов урока. Рефлексия.

Подведём итоги.

Давайте вспомним, что сегодня делали на уроке, что узнали?

Мне очень важно, с каким настроением вы уходите с урока. Поэтому я прошу вас заполнить лист самоанализа, который находится столах у каждого из вас.

Лист самоанализа (нужное подчеркнуть)

Чувствую вдохновение, подавленность .

Интересно, неинтересно.

Не устал(ла), устал(ла).

Доволен(довольна), недоволен(недовольна).

Вызвало затруднения(перечислить)…

7. Домашнее задание. Слайд 5

п. 40, упр.17(3), задания на с.118

Испарение и конденсация газов

При испытаниях изделий различного назначения приходится иметь дело не только с газами, но и с веществами, находящимися в разных фазовых состояниях – парами и жидкостями.

В вакуумной технике используют ряд жидкостей, которые неизбежно являются источниками паров в вакуумной системе: ртуть, воду, различные масла, смазочные жидкости и др. Всем этим веществам при различных температурах соответствуют определенные давления насыщенных паров, что необходимо учитывать при выборе вакуумных систем.

Фазовый переход из жидкости в пар называется парообразованием, обратный переход – конденсацией или сжижением. Парообразование, происходящее со свободной поверхности жидкости, называется испарением. Испарение жидкости в открытом сосуде может продолжаться до полного ее исчезновения. В закрытом сосуде испарение жидкости продолжается до установления равновесия между массой вещества, находящегося в жидком состоянии, и массой пара. При таком равновесии, называемом динамическим, будут наблюдаться процессы испарения и конденсации, компенсирующие друг друга.

Некоторые молекулы имеют достаточную кинетическую энергию и скорость для преодоления сил притяжения и отрыва от поверхности жидкости

Пар, находящийся в динамическом равновесии со своей жидкостью, называется насыщающим или насыщенным. Состоянию насыщения, несмотря на продолжающееся испарение, соответствует постоянное давление пара, называемое давлением насыщенного пара.

Давление насыщенных паров жидкостей при 20 ⁰С:

Вещество	P, Па
Вода	2,33 · 103
Ртуть	1,6 · 10-1
Масла для механических насосов	Свыше 1 до 10-3
Масла для пароструйных насосов	Свыше 10-3 до 10-7
Смазки, уплотнители	Свыше 10-1 до 10-3

В окружающем нас воздухе всегда имеется некоторое количество водяного пара. Масса водяного пара, находящегося в 1 м³ воздуха, называется абсолютной влажностью. Абсолютную влажность можно выражать парциальным давлением водяного пара при данной температуре. С повышением абсолютной влажности пары воды все ближе подходят к состоянию насыщающего пара. Максимальной абсолютной влажностью при данной температуре является масса насыщающего водяного пара, находящегося в 1 м³ воздуха.

Относительной влажностью называется выраженное в процентах отношение абсолютной влажности к максимальной абсолютной влажности при данной температуре.

При определенной температуре, называемой критической, находящиеся в равновесии жидкость и насыщенный пар, являющиеся качественно подобными фазами, переходят в состояние, при котором их свойства, например плотность, становятся тождественными (такое состояние называют критическим). При превышении критической температуры, т. е. наибольшей температуры, при которой возможно существование жидкости в состоянии равновесия с паром, граница между жидкостью и паром исчезает.

Газообразное вещество называется газом, если его температура выше критической, и паром, если температура ниже критической.

Увеличением давления и охлаждением до температуры ниже критической газы можно перевести в жидкое состояние. Таким способом получают сжиженные газы в промышленности.

Если пар находится в состоянии, далеком от насыщения, то к нему можно применять законы, справедливые для идеальных газов. Чем меньше плотность газа, тем точнее его состояние может быть описано газовыми законами. Для насыщенных паров справедливы лишь те газовые законы, которые не связаны с изменением параметров состояния, поэтому законы Бойля-Мариотта, Гей-Люссака и Шарля к насыщенным парам применять нельзя. В этом случае можно использовать лишь закон Дальтона.

Критические температуры некоторых газов и жидкостей:

Вещество	tкр, 0С	Вещество	tкр, 0С
Азот	-147,1	Гелий	-267,9
Аргон	-122,4	Углекислый газ	31,1
Ацетон	235	Кислород	-118,8
Водород	-239,9	Этиловый спирт	243,1
Вода	374,14	Толуол	320,6

[Решено] Закрытый сосуд содержит чистую воду, находящуюся в тепловом равновесии

Закрытый сосуд содержит чистую воду, находящуюся в тепловом равновесии с ее парами при 25°C (Этап №1), как показано на рисунке.

Сосуд на этой стадии затем выдерживают в изотермической печи, в которой поддерживается атмосфера горячего воздуха при температуре 80°C. Сосуд обменивается теплом с атмосферой печи и достигает нового теплового равновесия (этап № 2). Если теперь открыть клапан А внутри печи, что произойдет сразу после открытия клапана?

Этот вопрос ранее задавался в

PY 2: Официальный документ GATE ME 2020: Shift 2

Просмотреть все документы GATE ME >

1. Водяной пар внутри сосуда будет выходить из клапана A
2. Выйдет горячий воздух внутри сосуда через клапан А
3. Ничего не произойдет – сосуд будет продолжать оставаться в равновесии
4. Весь пар внутри сосуда немедленно сконденсируется 

Вариант 2: Горячий воздух пойдет внутрь сосуда через клапан А

Бесплатно

CT 1: Соотношение и пропорция

13,7 тыс. пользователей

10 вопросов

16 баллов

30 минут

При температуре сосуда 25°C давление насыщения паров внутри сосуда 3,169 кПа намного меньше атмосферного давления.

Когда этот сосуд находится внутри изотермической печи, то при 80°C давление насыщения пара при 80°C 47,39 кПа снова меньше атмосферного давления.

Так как давление внутри сосуда меньше атмосферного, то если открыть вентиль внутри печи, находящейся под атмосферным давлением, то горячий воздух из духовки пойдет внутрь сосуда через вентиль.

 

На этапе 1:

Давление будет меньше атмосферного из-за наличия водяного пара.  

На этапе 2:

Водяной пар получает тепло и перегревается, так как сосуд помещают в печь при температуре 80°C.

Также нужно помнить, что на 2 этапе происходит нагрев водяного пара при постоянном объеме т. к. печь имеет фиксированную границу.

Когда объем постоянный, тогда давление прямо пропорционально температуре, т.е.

P ∝ T

, где P — давление, а T — температура }{{{{\rm{P}}_2}}} = \frac{{{{\rm{T}}_1}}}{{{{\rm{T}}_2}}}\.. .(i)

Где P ₁ = давление насыщенного пара смеси при 25°C = 3,17 кПа (стандартное значение)

P ₂  = давление смеси при 80°C, T Начальная температура смеси 25°С, Т ₂  = Конечная температура смеси

T ₁  = 25 + 273 = 298 К, ​​T ₂  = 80 + 273 = 353 К

Подставив в уравнение (i)

\

, получим (\frac{{3.17}}{{{{\rm{P}}_2}}} = \frac{{298}}{{353}}\)

P ₂   = 3,75 кПа

Примечание:

P ₂ — давление смеси при 80°C после достижения теплового равновесия.

Следовательно, Поскольку давление внутри сосуда после нагревания на меньше атмосферного давления на (101,32 кПа) , горячий воздух поступает внутрь сосуда.

Скачать решение PDF

Поделиться в WhatsApp

Последние обновления GATE ME

Последнее обновление: 15 декабря 2022 г.

Ключ ответа GATE ME выпущен! Ранее было выпущено официальное уведомление HPU, MRPL и NPCIL. Набор ученых ISRO будет осуществляться через GATE 2021 и GATE 2022. Расписание экзаменов GATE ME 2023 было опубликовано и будет проводиться 4 февраля 2023 года во второй половине дня с 14:30 до 17:30. Допуск к экзамену будет доступен с 3 января 2023 года. Индийский технологический институт (IIT) Канпур выпустил официальное уведомление о GATE ME 2023. Результаты GATE ME 2023 будут объявлены 16 марта 2023 года. Кандидаты, которые хотят успешный выбор может обратиться к советам по подготовке к GATE ME, чтобы ускорить подготовку к экзамену и увеличить шансы на выбор. Кандидаты должны попытаться Пробные тесты GATE ME .

DP Объяснение измерения уровня в закрытом сосуде

В первой статье этой серии, состоящей из двух частей, мы познакомили вас с измерением уровня в открытом резервуаре с помощью датчика перепада давления (или датчика DP). Вторая часть нашей серии расскажет вам о процессе прогнозирования выходных сигналов датчика перепада давления контуров управления открытого сосуда и познакомит вас с измерением перепада давления в закрытом сосуде.

Контур управления измерением уровня перепада давления

Чтобы напомнить, давайте посмотрим, как мы закончили первую часть этой серии статей.

Мы рассмотрели контур управления, к которому подключен датчик дифференциального давления для измерения уровня в открытом резервуаре.

Порт высокого давления подсоединяется в точке 0 дюймов, а порт низкого давления выходит в атмосферу.

Мы сказали, что: Давление в дюймах водяного столба равно относительной плотности жидкости, умноженной на высоту поверхности жидкости в дюймах .

Мы говорили о преобразовании полученного значения давления воды в дюймах в любую шкалу давления, которая вам нужна, например, psi , кПа или бар .

Рекомендации по измерению уровня DP

Относительная плотность

Хорошо, … это прекрасно работает, если жидкостью в сосуде является вода. Что, если жидкость, хранящаяся в сосуде, не является водой и ее относительная плотность не равна 1?

Относительная плотность большинства жидкостей зависит от температуры. Для простоты мы пока не будем учитывать влияние температуры.

Интересно, что когда сосуд полностью заполнен на глубине 200 дюймов, развиваемое давление намного ниже, поскольку жидкость имеет низкую относительную плотность. Это очень важно при калибровке преобразователя дифференциального давления.

Предположим, что преобразователь дифференциального давления откалиброван для получения 4–20 мА для диапазона уровня жидкости от 0 до 200 дюймов.

DP Измерение уровня в закрытом сосуде

До сих пор мы рассматривали только открытые сосуды. Перейдем к измерению уровня закрытых сосудов.

Основное различие между измерением уровня в открытом и закрытом сосуде заключается в том, что нам необходимо учитывать давление пара над жидкостью в закрытом сосуде. Это давление пара оказывает силу на поверхность жидкости.

Мы можем компенсировать давление паров, соединив сторону низкого давления преобразователя перепада давления с верхней частью сосуда через трубу, называемую Базовая ветвь .

Измерение уровня в закрытом сосуде DP – эталонное колено

Эталонное колено может быть сухим или заполненным жидкостью. Если контрольная ветвь сухая, ее обычно называют сухой ветвью . И, если нога заполнена, ее обычно называют Мокрая нога .

Измерение уровня в закрытых сосудах по перепаду давления – сухое колено

В системе сухого колена давление паров подается на стороны высокого и низкого давления датчика перепада давления. Одно и то же давление с каждой стороны в основном уравновешивает друг друга.

Измерение уровня в закрытых сосудах DP – мокрая ветвь

Иногда эталонную ветвь необходимо заполнить жидкостью. Эта нога теперь называется Мокрая нога .

Существует множество причин для использования «Мокрая ветвь» , например, чтобы избежать погрешности измерения, вызванной конденсатом пара в эталонной ветви.

Давайте рассмотрим пример системы мокрой ноги. Дифференциальное давление, как всегда, будет высоким давлением минус низкое давление. Но результирующий перепад давления предсказать непросто, потому что жидкость в сосуде обычно отличается от жидкости во влажном колене!

Резюме

Давайте повторим то, что мы обсуждали об измерении уровня DP в закрытом резервуаре.

– Относительная плотность жидкости и температура оказывают существенное влияние на измерения уровня преобразователя дифференциального давления.

– Эталонная ветвь используется для компенсации давления паров в закрытых сосудах.

– Сухая эталонная ветвь называется Сухая ветвь .

– Мокрая ветвь – эталонная ветвь, заполненная жидкостью, отличной от той, что находится в сосуде.

Хотите узнать больше?

Новички в RealPars имеют бесплатный доступ к одному из наших онлайн-курсов.

Вы можете воспользоваться этим предложением, загрузив приложение RealPars  (iOS, Apple TV, Android, Android TV, FireTV, Roku) и выбрав первый урок курса «Оборудование ПЛК». Как и видео, все уроки высокого качества и очень просты в использовании.

Кроме того, за небольшую ежемесячную плату вы получите полный доступ к эксклюзивной библиотеке курсов по программированию ПЛК и промышленной автоматизации, а также к новым свежим видеороликам каждую неделю. Все эти курсы являются эксклюзивными для участников и больше нигде в Интернете не публикуются.

Если вы хотите пройти дополнительное обучение по аналогичной теме, сообщите нам об этом в разделе комментариев.

Вернитесь к нам в ближайшее время, чтобы узнать о других темах автоматизации управления.

У вас есть друг, клиент или коллега, которым может пригодиться эта информация? Пожалуйста, поделитесь этой статьей.

Команда RealPars

Поиск:

Инженер по автоматизации

Опубликовано 15 июня 2020 г.

Тед Мортенсон

Инженер по автоматизации

Опубликовано 15 июня 2020 г.

В этой записи блога вы узнаете об образе мышления, который помог мне получить работу по программированию ПЛК без опыта. Это мой личный опыт как человека, который искал работу в этой сфере, и как работодателя, который просматривает резюме и проводит собеседования с кандидатами для различных проектов. Итак, приступим!

В моей предыдущей статье о CODESYS я объяснил, что такое CODESYS и почему это интересная и важная технология промышленной автоматизации.