Сифон    

    Сифон

    При помощи сифона очень удобно переливать жидкости из одного сосуда в другой, например при опорожне­нии аквариума. Даже маленький бак, наполненный водой, может быть слиш­ком тяжелым, чтобы  его  поднять  и опрокинуть и таким  образом вылить воду. Вода может быть перелита при помощи трубки, предварительно на­полненной  водой. Один  конец трубки должен быть помешен в бак ниже поверхности воды, а другой располага­ться  ниже уровня  воды  в этом баке. Трубку  можно  наполнить водой,  за­крыв один ее конец пальцем, пока  в нее вливается вода до заполнения. Затем  закрываются  оба  ее  конца и один конец опускается в воду в баке, другой помещается над сосудом ниже уровня воды в баке.  Можно по­ступить другим способом, когда трубка помещается в бак, как показано на рисунке, а воздух высасывается, при этом уменьшается давление остающегося в трубке воздуха.

    сПринцип действия сифонаАтмосферное давление, воздействуя  на поверхность воды в баке, втолкнет воду в трубку, и, поскольку уровень воды в правом колене трубки ниже уровня воды в баке, вода начнёт вы­текать из бака. Чтобы понять, как действует сифон, сначала представьте статические усло­вия,  показанные на рисунке  а.

    Палец закрывает конец трубки Y (точ­ка Y). Поскольку давление в жидкос­ти на данном горизонтальном уровне постоянно, то давление в точке X = давлению в точке Y. Давление в точке Х = po + hpg, где po — давление на поверхности жид­кости (здесь атмосферное давление) и h — это глубина точки X ниже по­верхности поверхности жидкости плотностью p. Отсюда давление воды на палец в точке Y также составляет hpg. Если палец убрать, то давление воды в точке Y превысит атмосферное дав­ление. Под действием избыточного давления (po + hpg) — po = hpg вода начинает вытекать из трубки. Когда вода начала течь, уравнение гидростатичес­ких давлений уже не подходит. Не­обходимо учитывать то, что появляет­ся спад давления «вдоль» трубки. Здесь не нужны дипломы атестаты. Даже горизонтальная часть трубки обладает градиентом давления вслед­ствие необходимости преодоления силы вязкости воды, и поэтому дав­ление падает от одного ее конца к другому. Вода продолжает вытекать, пока уровень воды в баке не достиг­нет уровня «открытого» конца трубки (рис. б). Как только уровни срав­няются, вода перестает вытекать и остается в трубке, поэтому гидроста­тические давления могут быть уравне­ны. Давление воды в точке X равно po, поэтому в точке Y давление также po. С внешней стороны атмосферное давление ро в точке Y передается через воду в точку X. В обеих точках X и Y давления одинаковы; отсутствует раз­ность давлений, и поэтому нет тока воды. Действие сифона может быть возобновлено, если налить воду в бак, чтобы поднялся уровень водной по­верхности над точкой Y, или если опус­тить конец Y ниже уровня поверх­ности воды в баке. Ясно, что важным фактором является разность в уровнях воды в баке и на «открытом» конце трубки.

Copyright © 2011-2014  globalphysics.ru
All Rights Reserved