Меню

Давление в пузырьке воздуха находящегося под поверхностью воды

Почему под водой воздух внутри всплывающего пузыря крутится?

Почему когда трясёшь бутылку с какой-то жидкостью, наверху появляются пузыри?

Если эта жидкость изначально газированная, то мелкие частицы газа, растворенные в воде, при тряске сталкиваются, объединяются в более крупные пузырики и всплывают на поверхность.

Если жидкость не газированная, то взбалтывая вы перемешиваете жидкость с воздухом, а так как воздух легче жидкости, то пузыри воздуха вытесняются вверх.

Образование же самих пузырей происходит благодаря поверхностному натяжению на границах: жидкость — воздух или жидкость — воздух — стенка сосуда.

Почему, когда выдох «хууу», то воздух холодный, а когда «хааа», то горячий?

Задача неожиданная и красивая, но ответы все не правильные. При сжатых губах (фуууу) создаётся избыточное давление в ротовой полости и воздух выходит из сжатых губ с большей скоростью. Это приводит к адиабатическому (быстрому) расширению воздуха и соответственно — уменьшению температуры.

1 0 4 · Хороший ответ

Почему при попадании пресной воды в нос, создается неприятное ощущение?

Морская вода по осмотическому давлению и составу солей очень близка к крови человека (и многих млекопитающих, собак например). Как комментарий автору предыдущего ответа: рН 5,5–6,5 у секрта слизистой носа, а у морской воды 7,5-8,5. Дело в составе солей и осмотическом давлении. Ph непричём

Почему, когда долго находишься в ванне, тело покрывается пузырьками воздуха?

Если налить в стакан холодной воды и поставить его в теплом помещении, то со временем на его стенках образуются пузырьки. Это связано с тем, что при увеличении температуры растворимость газов в воде уменьшается.

Если долго лежать в ванной и дождаться того момента, когда температура воды станет ниже температуры вашего тела (по причине того, что окружающий воздух быстрее охлаждает воду, чем ваше тело ее нагревает), непосредственно вблизи к Вам вода будет нагреваться, и, соответственно, растворимость растворенных в ней газов будет уменьшаться точно так же как в стакане, и кожа начнет покрываться пузырьками.

Источник

Поведение пузырька воздуха в гладкой трубе, заполненной водой

Поведение пузырька воздуха в гладкой трубе, заполненной водой.

По своим механическим свойствам вода является малосжимаемой жидкостью (капельной). Вследствие малости объема воздуха, заключенного в пузырьке, можно считать его тоже несжимаемым. Следовательно, в процессе формирования и движения такого пузырька процессы сжатия не могут играть главную роль.

Газ вследствие своих физических свойств занимает весь предоставленный ему объем, поэтому при возникновении внизу трубки с жидкостью диаметр такого пузырька стремится к диаметру трубки. Дальнейшая его форма будет зависеть от характера потока жидкости в трубе (ламинарный или турбулентный), скорости жидкости в трубке тока, плотности жидкости, внутреннего диаметра трубы, взаимодействия со стенками, вязкости жидкости, поверхностного натяжения.

Соотношение между силой тяжести и силой поверхностного натяжения будет определяющим при рассмотрении эффекта капиллярных волн. Если трубка закрыта с обоих концов, то атмосферным давлением можно пренебречь. Вследствие того, что замкнутый объем воздуха в пузырьке не изменяется, сила тяжести и сила Архимеда, действующие на пузырек, остаются постоянными. Всплывает пузырек вследствие того, что сила Архимеда превосходит силу тяжести. При всплывании пузырька с течением времени высота столба жидкости над ним, а значит, и давление столба жидкости уменьшаются.

Читайте также:  Индикатор срабатывания реле давления газа

наружный диаметр трубки

Пузырек воздуха в трубке с жидкостью

Давление потока жидкости перед пузырьком и за ним различные. Впереди поток ламинарный, поверхность пузырька обтекается, а за ним образуется область низкого давления, поток становится турбулентным, возникают вихри, имеющие структуру замкнутых линий тока. Поэтому задняя стенка пузырька становится квазиплоской, в некоторых случаях от нее отрываются маленькие объемы воздуха, которые ведут себя как упругие шарики, так как двигаются в потоках разных давлений.

В воде при скоростях, вызывающих значительное расширение отдельно взятого слоя, вихревое движение сопровождается образованием временных пустых объемов, напоминающих пузыри. При диаметре пузырей, равных диаметру трубки, рост пузырей связывают со снарядным режимом потока жидкости.

Покажем примеры взаимодействия потока жидкости с твердым телом.

Особый интерес представляют краевые эффекты, так как именно там мы обнаружили «сминание» гладкой поверхности пузыря, эффект так называемых капиллярных стоячих волн.

Молекулы жидкости, расположенные у поверхности контакта с другой жидкостью, газом или твердым телом, находится в условиях, отличных от условий молекул, находящихся внутри некоторого объема жидкости. Внутри объема молекулы окружены со всех сторон такоми же молекулами, вблизи поверхности – лишь с одной стороны, поэтому энергия поверхностных молекул отличается от энергии молекул, находящихся в объеме жидкости, на некоторую величину, называемую поверхностной энергией. Эта энергия пропорциональна площади поверхности раздела Ѕ:

Коэффициент пропорциональности , или коэффициент поверхностного натяжения, зависит от природы соприкасающихся сред, этот коэффициент можно представить в виде:

Где R – сила поверхностного натяжения; l – длина линии, ограничивающей поверхность раздела.

Исходя из определения, имеет размерность энергии на единицу площади или силы на единицу длины. Для границы раздела вода – воздух при t=20 коэффициент поверхностного натяжения = 0,073 для границы раздела ртуть – воздух = 0,48.

Поверхность натяжение жидкости чувствительно к её чистоте и температуре. При повышении температуры поверхностное натяжение уменьшается, а в критической точке перехода жидкости в пар обращается в нуль. Поверхностное натяжение при температуре t, определяется по формуле

,

где — поверхностное натяжение при температуре t=20.

На поверхности раздела трех фаз например твердой стенки 1, жидкости 2 и газа 3, между поверхностью жидкости и твёрдой стенкой образуется так называемый краевой угол (см рис 7) который зависит от природы соприкасающихся сред (от поверхности натяжений на их границах) и не зависит ни от формы сосуда, ни от действия силы тяжести. Если край жидкости приподнять, её поверхность имеет вогнутую форму (см рис 5, а), и краевой угол острый. В этом случае жидкость смачивает твёрдую поверхность. Чем хуже смачивающая способность жидкости, тем больше краевой угол (см рис 5, б). При >90 жидкость считается не смачивающей. При полном несмачивании (=180) капли жидкости как бы поджимаются, стараясь уменьшить площадь контакта с твердой поверхностью.

Читайте также:  Какое лекарство применять при глазном давлении

От явления смачивания зависит поведение жидкости в тонких (капиллярных) трубках погруженных в жидкость. При смачивании жидкость в трубке поднимается над уровнем свободной поверхности, при не смачивание опускается. Высота капиллярного поднятия (опускания) жидкости находится по формуле

,

где r – радиус трубки, d – её диаметр.

Угол между водой и стеклом практически равен нулю, если поверхность очень чиста. Тогда

Влияние сил поверхностного натяжения приходится учитывать при работе с жидкостными приборами для измерения давления, при истечении жидкости из малых отверстий, при фильтрации, образовании капель и в других случаях, когда прочие силы, действующие на жидкость (вес, давление), малы.

Отсюда можно также определить необходимую толщину стенки трубы при заданном давлении р0.

В трубе заполненной жидкостью подкрашенной флуоресциной. На дне этой трубки остается небольшое количество воздуха. После установления трубки в вертикальном положение это небольшое количество воздуха собственный в сферическом объём, который в следствии силы Архимеда поднимается вверх. Форма этого объёма определяется потоком воды, которая может быть ламинарным и турбулентным в зависимости от числа Рейнольдса.

В работе показано, что в нашем случае мы имеем дело с ламинарным потоком, так как число Рейнольдса равно 19188.

Для нашего случая на границе вода — воздух при t=20 коэффициент поверхностного натяжения = 0,073 плотность воды 1000 кг/м3, высота капиллярного поднятия порядка 3 мм, в зависимости от размера пузырька.. Тогда, пользуясь формулой , можно найти величину пристеночного слоя. По этим данным она составляет 2, 4 мм.

Возмущающая сила определяется давлением столба жидкости над пузырьком. Вода к движется вдоль поверхностей раздела жидкости и твердого тела и жидкости и газа. Вследствие смачивания поверхности стенки жидкость тормозится вблизи нее, возникает градиент скорости, который приводит к увеличению импульса слоя жидкости на границе воздух – жидкость, а изменение импульса тела равно импульсу силы.

Сила внутреннего трения, связанная с сопротивлением жидкости сдвигу, прямо пропорциональна градиенту скорости:

где μ – динамическая вязкость, равная для воды 0,00101 Па с, для масла – 0,972 Па с.

При всплывании пузырька сумма действующих сил остается равной нулю, поэтому форма стоячей волны не меняется.

Если вместо воды трубка будет заполнена маслом, изменение величины пристеночного слоя, как и величина давления жидкости над пузырьком меняются незначительно, в то время как значение динамической вязкости, силы сопротивления меняется на три порядка. Это и приводит к исчезновению эффекта стоячих капиллярных волн.

Источник

Чему равна плотность пара в пузырьках, поднимающихся к поверхности воды?

Каковы основные отличия растительной клетки от животной?

В растительных клетках есть пластиды, например, хлоропласты, в животных клетках пластид не бывает. По-разному происходит питание клеток: растительная клетка питается автотрофным путем, животная — гетеротрофным. У всех животных клеток есть клеточный центр, среди растений клеточный центр имеют только низшие виды. Вакуоль растительной клетки это единая полость с соком, у животной клетки вакуолей несколько видов: сократительные, пищеварительные и выделительные.

Читайте также:  Опыты которые подтверждают существование атмосферного давления

1 0 6 · Хороший ответ

Какая из человеческих рас наиболее совершенная с точки зрения генетики?

С точки зрения генетики идеально было бы смешение всех рас. Всевозможная комбинация генетического материала, огромное генетическое разнообразие, эволюция генома и генофонда человечества. Не бывает совершенного генетического материала у кого-либо, бывает лучшая комбинация в данный момент, в данном месте и в данное время. Европеоиду было бы тяжело существовать в жарких Африканских странах, а Человеку с Негроидной расой в холодных краях Сибири. Но суть остаётся сутью, смешение генетического материала, отбор лучших комбинаций от всех рас поможет укрепить генофонд человечества. Если брать изолированные расы, то у каждой будут свои плюсы и минусы, в зависимости от условий их существования.

3 1 4 · Хороший ответ

Почему шарик надутый воздухом до 5 атм выталкивается из воды слабее шарика с 50 атм(объем одинаков)?

Или суммарная масса шарика с воздухом под меньшим давлением в эксперименте больше суммарной массы шарика с воздухом под большим давлением при одинаковых объемах, или это обычный фейк из youtube. Может также экспериментаторы сами чем то обкурились и напутали результаты. Так как первый ответ технически очень сложно осуществить, из-за огромного давления (50 атм) для легкого шарика, то постулат (бритва) Оккама делает более правдоподобными второй и третий версии.

Что заставляет неподвижный предмет с плотностью, меньшей воды, находящийся на дне — всплыть?

То что предмет всплывает из-за дядюшки Архимеда, догадываюсь знает и автор вопроса. Более интересным является проблема — почему предмет до всплытия был неподвижен на дне? На поверхности видны две версии происходящего.

  • Версия 1: Предмет был неподвижен под водой, потому что был приклеен ко дну. Согласно закону Мерфи — «если неприятность может случиться, то она обязательно случается», и клей со временем растворился в воде, перестав удерживать предмет. Ну а дальше — Архимед.
  • Версия 2. Между нижней плоскостью предмета и дном каким-то способом образовался вакуум, т.е предмет как бы «присосался» ко дну. Тогда неподвижность предмета на дне объясняется атмосферным давлением. Согласно того же Мерфи — «если неприятность не может случиться, то она все равно случается», и вода со временем проникнув под предмет разбудила дядюшку Паскаля, который выровнял атмосферное давление под и над предметом. Ну а дальше — Архимед.
  • Версию вмешательства Копперфильда в данный эксперимент не рассматриваю, из-за большой занятости маэстро.

Источник

Adblock
detector