Капиллярный насос для подъема жидкости

Капиллярный насос для подъема жидкости

text-align:center;line-height:normal">
КАПИЛЛЯРНО-ОСМОТИЧЕСКИЙ НАСОС. УСТРОЙСТВО. ОБЛАСТИ ВОЗМОЖНОГО ПРИМЕНЕНИЯ

text-align:right;line-height:normal">
Немых Георгий Александрович

.0001pt;text-align:right;line-height:normal">
студент, архитектурно-строительный факультет, ФГБОУ ВПО Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск

.0001pt;text-align:right;line-height:normal">
Сенчев Александр Владимирович

.0001pt;text-align:right;line-height:normal">
студент, химико-металлургический факультет, ФГБОУ ВПО Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова, г. Магнитогорск

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Во многих областях хозяйственной деятельности человека встает задача доставки водных растворов каких-либо веществ от места их приготовления на некоторую высоту. Так например в сельском хозяйстве для обработки растений растворами минеральных веществ для подкормки, или обработки их пестицидами вода из низины, например озера смешивается с необходимым веществом и доставляется на склонны близлежащих холмов засеянных полезной культурой. Технологически эта несложная задача решается применением насосов различной конструкции. Упрощенно работу этих насосов можно охарактеризовать давлением создаваемым в трубопроводе, величина этого давления определит высоту подъема воды: для случая отсутствия гидравлического сопротивления

text-align:right;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
1)

justify;line-height:150%">
где Pнас — давление создаваемое насосом,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
ρраст — плотность поднимаемого раствора,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
hраст — высота на которую раствор поднимается,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
g — ускорение свободного падения. Энергетические затраты на работу такого насоса определятся выражением:

text-align:right;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
(2)

justify;line-height:150%">
где Aнас — полезная работа насоса,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Vраст — объем перекаченного раствора,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
ηнас — коэффициент полезного действия насоса.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Как видно из выражения (2) никакими улучшениями нельзя сделать E меньшим чем Aнас, но ведь можно вместо механической работы насоса использовать другие источники энергии. Например энергию высвобождающююся в результате выравнивания химического потенциала [1, с. 245].

text-align:center;line-height:150%">

margin-bottom:0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:center;
line-height:normal">
Рисунок 1. Схема установки КОН

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
В данной работе предложена конструкция насоса работающего как раз на такой не механической энергии. А именно капиллярно-осмотического насоса (КОН). КОН представляет собой установку собираемую последовательным соединением капиллярных проводников (КП), с осмотическими резервуарами (ОР) (Рисунок 1). Каждый из проводников отделен от соответствующего резервуара (находящегося сверху) полупроницаемой перегородкой обеспечивающей осмотическое «высасывание» воды. Последний, верхний резервуар снабжён системой отгрузки раствора (целевого продукта доставки).

text-align:center;text-indent:1.0cm;line-height:150%">

margin-bottom:0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:center;
line-height:normal">
Рисунок 2. Поперечное сечение капиллярного проводника

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Капиллярный проводник условно можно представить как связку многих трубочек малого диаметра (Рисунок 2), в действительности это может быть какой либо пористый материал, диаметр открытых пор которого достаточно мал, заправленный в трубу [2, с. 152]. Осмотический резервуар представляет собой сосуд наполненный раствором какого либо вещества, причем если нумеровать с низу то выполняется правило: концентрация каждого ОР больше концентрации ОР ему предшествующего. Связку КП со своим ОР назовем коленом, так на схеме представленной на (Рисунке 1), установка состоит из трех колен. В каждом колене, за исключением последнего, при условии большой скорости диффузии, концентрация раствора строго постоянна. Причем концентрация в некотором КП равна концентрации в предыдущем ОР. Это обусловлено тем фактом, что количество растворенного вещества в колене остаётся постоянным, а количество выходящей из колена воды равно количеству воды в него приходящей (условие стационарной работы) (Рисунок 3).

text-align:center;line-height:150%">

margin-bottom:0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:center;
line-height:normal">
Рисунок 3. Схема распределения концентрация по КОН

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Концентрацию источника воды считаем равной нулю. В последнем ОР концентрация будет самопроизвольно понижаться за счет постоянного разбавления поступающей снизу водой, предотвратить это можно, например введением в резервуар избытка растворенного вещества, если скорость растворения будет равна скорости поступления воды, то концентрация в нем также будет постоянна (например, если растворимость этого вещества будет равна его концентрации).

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Функции в каждом колене распределены так: КП служит для подвода раствора к ОР (за счет избыточного капиллярного давления), а ОР перекачивает воду через полупроницаемую перегородку, совершая работу «извлечения» за счет осмотического давления.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Оценочный расчет основных параметров КОН

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Основными параметрами КОНа являются:

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
· количество колен, n

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
· радиус капилляров в КП, r,м (считается одинаковой для всех колен)

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
· высота колена = высоте проводника

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
· концентрация каждого осмотического резервуара

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Оценим эти параметры:

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Условием работы КОНа является выполнение неравенства:

justify;line-height:150%">
Где Pосм I — осмотическое давление создаваемое i-м резервуарам по отношению к i-му капиллярному проводнику, Ркап i — капиллярное давление i-го КП, Ргидр i— это гидростатическое давление столба воды высотой равной высоте i-го КП.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Заменим условие (3) выражением:

text-align:right;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
; k>1 (4)

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Согласно уравнению Вант-Гоффа [4, с. 305] и закону Лапласа для сферической поверхности жидкости в капилляре [3, с. 94] при условии его смачиваемости водой, условие (4) примет вид:

text-align:right;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
(5)

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
— концентрация в i-м ОР, моль/м 3 ,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
R — универсальная газовая постоянная равная — 8,31 Дж/моль*К,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Т — температура,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
К, — поверхностное натяжение раствора в i-м колене, Н/м 2 ,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
r — радиус капилляра, м,

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
— высота i-го колена, м. Из уравнения (5) выразим

text-align:right;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
(6)

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Так как закон Лапласа имеет определенные ограничения, а именно он выполняется достаточно точно, если радиус кривизны поверхности жидкости (b — молекулярный размер) [Б.Д. Сумм — Основы коллоидной химии] диаметр капилляра нельзя делать слишком маленьким. С учетом этих соображений и вида закона Лапласа радиус капилляра в капиллярном проводнике примем равным по порядку микрометру. Тогда найдем высоту подъема такого колена: в случае когда оно одно (всасывается чистая вода — σ = 72,75*10 -3 H/м 2 , ρ = 1000 кг/м 3 ) его высота составит:

Читайте также:  Назначение сифонной трубки перед манометром

text-align:right;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
; (7)

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Концентрация осмотического резервуара соответствующая такому давлению:

text-align:right;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
(8)

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Теперь найдем высоту всей установки состоящей из n колен:

text-align:right;line-height:150%">
(9)

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Можно оценить максимальную высоту подъема воды такой установки, считая, например = 1 моль/л. Примем постоянной и равной и k близкому к 1. Тогда полученное выше выражение примет вид:

text-align:center;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
= .

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Довольно приличная величина, в случае произвольной высоты, с учетом приведенных выкладок имеем:

text-indent:1.0cm;line-height:150%">
· количество колена, n определим из выражения (9), упрощенно и приблизительно можно использовать формулу: n = H/Hколена.i

text-indent:1.0cm;line-height:150%">
· радиус капилляров в КП, r,м , определяется из условия r>>b (b – молекулярный размер)

text-indent:1.0cm;line-height:150%">
· высоту каждого колена посчитаем с помощью уравнения (6)

text-indent:1.0cm;line-height:150%">
· концентрацию каждого осмотического резервуара определим из выражения (5) положив, например k = 1,1.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Возможные области применения.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Основное достоинство КОНа заключается в том, что для работы он не нуждается в подводе, какой-либо энергии со стороны человека. Естественно закон сохранения энергии в нем не нарушается, энергия берется в результате растворения осмотического агента в поднимаемой воде. Поэтому в случае, когда целевой продукт доставки на высоту — раствор какого-либо соединения применение КОНа будет, безусловно, выгодным. Это его свойство так же определяет область возможного его применения: любая хозяйственная деятельность использующая, какие либо растворы.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
В данной работе мы рассмотрим, как пример, использование КОНа для нужд сельского хозяйства.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
На (Рисунке 4) представлена схема установки для обработки поля удобрениями и пестицидами. Для простоты на схеме представлен одноколенный КОН, погруженный нижним концом КП в колодец с водой. В ОР загружается растворимое вещество, вносимое в почву или распыляемое на растения, оно и будет выполнять роль осмотического агента. По периметру ОР к разгрузочным окнам присоединяются шланги, другим концом соединенные с разбрызгивающими форсунками, установленными по обрабатываемому полю.

text-align:center;line-height:150%">

margin-bottom:0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:center;
line-height:normal">
Рисунок 4. Схема установки для обработки полей удобрениями и пестицидами

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
КОН подкачивает воду из колодца, и отправляет по шлангам готовый раствор к форсункам, распыляющим его под действием гидростатического давления. В случае необходимости сменить распыляемое вещество, в ОР вместо очередной порции старого вносят новый осмотический агент, и процесс повторяется.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Возможность использования КОНа для поднятия чистой воды.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
В случае, когда целевой продукт доставки — раствор, выгода применения КОНа очевидна, но зачастую требуется поднимать воду, сохраняя ее чистоту, или сохранять агент (соль) в пределах КОНа. В этом случае раствор из последнего ОР необходимо, подвергнуть разделению, это можно сделать несколькими способами, приведем два из них:

text-align:justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
1. Выделить осмотический агент из раствора в виде осадка или удалить в виде газа.

text-align:justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
2. Отделить воду от растворенного вещества применив обратный осмос.

justify;text-indent:1.0cm;line-height:150%">
Первый способ не всегда применим, поэтому неудобен. К тому же он сопровождается регулярным расходом осмотического агента, что обязательно скажется на стоимости его работы. Применение второго способа, вероятно, сведет на нет энергетический выигрыш КОНа по сравнению с обычными насосами. Но как бы то ни было на (Рисунке 5) представлена схема такой конструкции. Отличием её от простого КОНа заключается в том, что из последнего ОР через разгрузочное окно раствор поступает в камеру-приемник раствора, отделенную полупроницаемой перегородкой от камеры приема чистой воды. После набора очередной порции, поршень создает давление в камере с раствором равное или большее чем осмотическое для данного раствора, и «выдавливает» чистую воду через перегородку. Очевидно, что для работы такой системы затрата энергии необходима, и выигрыш возможен лишь в случае если ее КПД окажется выше КПД стандартных насосов.

text-align:center;line-height:150%">

margin-bottom:0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:center;
line-height:normal">
Рисунок 5. КОН с разделительным устройством

margin-bottom:0cm;margin-left:1.0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;
text-indent:-1.0cm;line-height:150%">
1.Карякин Н.В. Основы термодинамики: Учеб. пособие для вузов. — М.: Издательский центр «Академия», 2003. — 464 с.

margin-bottom:0cm;margin-left:1.0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;
text-indent:-1.0cm;line-height:150%">
2.Песков Н.П., Александрова-Прейс Е.М. Курс коллоидной химии. — М.: Госхимиздат, 1948. — 386 с.

margin-bottom:0cm;margin-left:1.0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;
text-indent:-1.0cm;line-height:150%">
3.Сумм. Б.Д. Основы коллоидной химии: учеб. пособие для студ. высш. учеб. заведений. — М.: Издательский центр «Академия», 2006. — 240 с.

margin-bottom:0cm;margin-left:1.0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;
text-indent:-1.0cm;line-height:150%">
4.Эткинс. П., Дж. де Паула. Физическая химия. В 3-х ч. Ч. 1: Равновесная термодинамика. — М.: Мир, 2007. — 494 с.

Использование: относится к насосостроению, а именно к вибрационным насосам. Сущность изобретения: насос содержит несколько виброопор 1, 2, 3 с трубчатыми рабочими органами 6, 7, 8 и вибропривод. Виброопоры 1, 2, 3 снабжены излучателями ультразвука 17, 18, 19, 20 и заключены в термостатирующие теплопроводные оболочки. 1 ил.

Изобретение относится к механике насосостроения.

Известны насосы, содержащие виброопору и ряд закрепленных на ней трубок постоянного или переменного диаметра, перекачивающих жидкость. Hедостатками аналогов являются их низкие удельные мощности.

Прототипом данного изобретения является насос, содержащий виброопору и установленные на ней упругие трубчатые рабочие органы с переменным по длине диаметром, который плавно увеличивается от одного конца рабочего органа к другому, а концевые участки этого органа выполнены в виде раструбов, причем толщина стенки органа — переменная. Недостатком прототипа является его невысокая удельная мощность и несогласованность производительности отдельных групп рабочих органов относительно друг друга, что отражается на мощности насоса.

Цель изобретения — создание конструкции большей производительности за счет согласования расхода отдельных групп рабочих органов.

Читайте также:  Режим работы s2 30 что значит

Сущность изобретения состоит в том, что насос содержит дополнительные виброопоры с капиллярными рабочими органами на каждой из них, причем каждая опора заключена в собственном резервуаре, а воздействие на капилляры осуществляют и виброопора и дополнительные излучатели ультразвука. Резервуары герметичны. Смежные резервуары сообщены через просветы капилляров и специальных трубок. Причем просветы капилляров смежных резервуаров изолированы друг от друга воздушным зазором и жидкостью. Соотношения собственных частот колебаний виброопор и капиллярных трубок кратны между собой. Указанные особенности позволяют осуществлять поэтапное перемещение жидкости по преемственно сопряженным капиллярам, причем как за счет поэтапного перемещения, так и за счет ускоряющего влияния ультразвука на капиллярный эффект. Ускоряющийся поток жидкости по капиллярам под влиянием ультразвука — ускорение в 40-50 раз впервые зарегистрировано в 1972 году. Установлено, что ультразвук обеспечивает и выход жидкости из капилляров.

Новизна насоса определяется сообщающими смежные резервуары капиллярами, их пневмоизолированностью, наличием устройства согласования расходов жидкости, дополнительными виброопорами и кратностью их собственной частоты продольных колебаний по отношению к частоте капиллярных рабочих органов. Эти признаки не встречаются у прототипа, аналогов и подобных устройств и тем самым определяют существенность отличий насоса.

На чертеже представлена схема строения насоса, вертикальный разрез его начальной части.

На виброопорах 1, 2, 3, которые приводятся в действие виброприводами (на схеме не показаны), зафиксированы капиллярные трубки 6, 7, 8 и cливные трубки крупного диаметра 9, 10, 11. На каждой из виброопор и на дне резервуара 14 размещена жидкость слоями 15, 16 и т.п. В этих слоях размещены излучатели ультразвука 17, 18, 19, 20. Каждая виброопора с фиксированными на ней рабочими органами (капиллярами) и сливной трубкой размещена в собственном резервуаре — стенками первого резервуара являются стенки 4, 5, 12, 13. Численность капилляров и мощности излучателей и сливных трубок у каждой виброопоры могут быть соответственно увеличены. Причем у каждой опоры число указанных элементов и их характеристики одинаковы. Собственная частота продольных колебаний виброопор кратна таковым у капиллярных трубок. Насос может использоваться по меньшей мере в двух режимах: с вибрацией виброопор и без нее.

Излучатели 17, 18, 19, 20 создают в слоях перемещаемой жидкости ультразвуковые волны, которые многократно усиливают и ускоряют капиллярный эффект (т.е. подъем жидкости в капиллярах), а также обеспечивают выход жидкости из них. Из трубок 6, 7 и т.п. жидкость изливается (показано стрелками) на одну из опор 1, 2, 3 и оттуда вновь захватывается смежной трубкой и вновь подается на следующую опору и т.д. на самую высокую опору насоса. Так преемственно сопряженные капилляры совместной работой обеспечивают преемственное поэтапное перемещение жидкоcти. В случае неравенства мощностей рабочих органов на соседних опорах избыток перемещаемой жидкости возвращается через соответствующую сливную трубку назад (через одну из трубок 9, 10, 11 и т.п. ).

Ультразвуковые колебания усиливают и ускоряют движение жидкости в капиллярах в 40-50 раз (см. упомянутое открытие). Длина надводной части стеклянных капиллярных трубок взята меньше критической, т.е. меньше такой максимальной высоты, на которую способен капилляр поднять жидкость с помощью ультразвука. А в простейшем случае надводная часть капилляров меньше той, на которую может поднять жидкость капилляр самостоятельно (без помощи ультразвука — т. е., только за счет сил поверхностного натяжения). Подъем жидкости ведется до конечного приемного резервуара или трубы, в которую входит и изливается конечный верхний каскад насоса (т.е. капилляры верхней виброопоры).

Насос прост в изготовлении и эксплуатации и не содержит быстро изнашивающихся деталей, обладает повышенным КПД за счет использования капиллярного эффекта, т.е. сил поверхностного натяжения, не требующих энергетических затрат человека или других механизмов, и за счет использования дешевой электрической энергии для ускорения движения жидкости ультразвуком. Hасос может применяться в области водоснабжения, особенно в сельской местности для наполнения водонапорных башен водопроводных и оросительных систем, а также во всех областях техники, где необходимо экономичное, бесшумное перемещение жидкостей. С помощью такого насоса возможно поднятие жидкостей на любую высоту, т.к. число каскадов насоса практически не ограничено.

Данный насос предназначен для перемещения жидкостей, не содержащих взвешенных частиц, в случае их наличия жидкость должна быть предварительно пропущена сквозь фильтры, простейшими из которых являются применяемые в области коммунальной гигиены. В случае загрязнения капилляров применяется несложная промывка насоса растворами химически или поверхностно- активных веществ.

Оси сливных трубок соседних резервуаров не совпадают и отстоят друг от друга на расстояние (по горизонтали) на величину, превышающую диаметр сливных трубок. Между конечным резервуаром и предшествующим ему сливная трубка отсутствует. Стенки 4, 13 и 5, 12 и т.п. теплопроводны.

Эффективность изобретения состоит в обеспечении повышенного КПД за счет использования капиллярного эффекта и эффекта его усиления ультразвуком. Обладая технологической готовностью к реализации на существующем оборудовании и выпускаемых промышленностью деталях, насос готов к его серийному производству.

НАСОС, содержащий виброопору, установленные на ней с зазорами трубчатые упругие или жесткие рабочие органы и вибропривод, закрепленный на виброопоре с возможностью совершения последней вертикальных колебаний, отличающийся тем, что, с целью повышения производительности и обеспечения постоянства расхода перекачиваемой жидкости, насос снабжен по меньшей мере еще одной дополнительной виброопорой с трубчатыми капиллярными рабочими органами, расположенными вдоль направления движения жидкости, сливными трубками и герметичными термостатирующими теплопроводными оболочками, охватывающими виброопоры с рабочими органами с образованием замкнутых резервуаров на ярусах насоса, каждая виброопора снабжена излучателем ультразвука, размещенным в слое перекачиваемой жидкости, причем полости рабочих органов смежных виброопор изолированы одна от другой слоем воздуха и слоем жидкости, соотношение собственной частоты колебаний виброопор и трубчатых рабочих органов принято кратным, трубчатые рабочие органы смежных виброопор имеют одинаковый диаметр и пропущены сквозь толщу собственной виброопоры, а смежные резервуары сообщены посредством сливных трубок.

Читайте также:  Мантоварка и пароварка в чем разница

Вот опыт, который ты наверняка проделывал много раз, с тех пор как стал писать чернилами. Ты берешь листок промокательной бумаги, самой обыкновенной промокашки, и опускаешь его углом в чернила. Клякса медленно всползает вверх, расползается, ветвится…
Как же так? Ведь по закону сообщающихся сосудов должно быть все наоборот!
Клякса должна бы спускаться, стекать с промокашки вниз. Но она не желает этого делать.

А кусок сахара на поверхности кофе или чая? Ты не раз смотрел, как все выше всползает по нему коричневая жидкость, как белый сахар буреет, оседает, расплывается…
О, если бы он умел говорить! Он бы, наверное, воскликнул: «Остановись, коварная жидкость! Ты не смеешь ползти вверх, твое место внизу. Так сказано в великом законе сообщающихся сосудов!» Но сахар не умеет говорить.

Он молчит и покорно тает. А жидкость ползет все вверх, подчиняясь какому-то другому закону природы.

Но какому же?
Чтобы понять, в чем здесь дело, присмотрись к поверхности воды, налитой в чистый стакан. Ты не видишь ничего особенного? И все же кое-что интересное там есть.
Смотри-ка, у стенок стакана поверхность воды загибается вверх. Это выглядит так, словно вода хочет всползти по стенкам стакана. Хочет — и не может.

Ей удалось сделать только один, совсем маленький шажок. И все же раз этот шажок сделан, значит, есть какая-то сила, которая тянет воду вверх. Только сила эта мала, а воды в стакане много.
Ну, а если бы стакан был поуже?

Возьми узкую трубочку — аптечную пипетку.
Сними с нее резиновый мешочек и опусти трубочку в стакан широким концом. Сначала опусти поглубже, а потом немного вытяни. Ты увидишь, что уровень воды в пипетке выше, чем в стакане, миллиметра на два. Это уже кое-что!

Ну, а если опустить пипетку узким концом? Опускаем поглубже… Вытягиваем… Стоп! Смотри, уровень воды здесь выше, чем в стакане, уже почти на целый сантиметр! Теперь ясно: чем тоньше трубочка, тем выше всползает по ней вода.

Ты спросишь, есть ли трубочки в промокашке и в куске сахара? Да, они там есть. Но их можно разглядеть только под микроскопом. Это крошечные промежутки между отдельными волоконцами промокашки. Это совсем узенькие щелочки между отдельными кристалликами сахара.

Совсем узенькие? Да ведь это как раз то, что нужно!
Потому-то вода и поднимается так хорошо, потому-то она и не подчиняется закону сообщающихся сосудов!
Это свойство жидкостей, эта их способность подниматься по тоненьким, как волосок, трубочкам называется волосностью. Или еще капиллярностью, от латинского слова «капилларис» — «волосной».


ЗАБАВНЫЕ ОПЫТЫ С ПАЛОЧКАМИ

Положи на горлышко молочной бутылки надломленную палочку, а на нее — монетку.
Попробуй-ка сбрось эту монетку в бутылку, не дотрагиваясь ни до нее, ни до бутылки, ни до палочки. Не знаешь, как это сделать?

А ведь решение такое простое!
Окуни палец в воду и на то место палочки, где она надломлена, урони одну-две капли. Сгиб палочки намок… Концы расходятся, все больше и больше. Дзинь — и монетка на дне бутылки!

ОПЫТЫ СО СПИЧКАМИ

Для этого опыта понадобятся пять спичек.
Надломи их все посредине, согни под острым углом и положи на блюдце так, как показано на рисунке слева. Как сделать из этих спичек пятиконечную звезду, не прикасаясь к ним?
И здесь нужно уронить несколько капель воды на сгибы спичек! Постепенно спички начнут расправляться и образуют звезду.

Причина в обоих опытах одна и та же.
Волокна дерева впитывают влагу. Она ползет все дальше по капиллярам. Дерево набухает. Его уцелевшие волокна «толстеют». Став толстяками, они же не могут так сильно сгибаться и распрямляются.


КАПИЛЛЯРНЫЙ НАСОС

Для подъема и перекачки жидкостей существуют самые разнообразные насосы — разных размеров и разных конструкций. Но самый простой насос, насос без всяких движущихся деталей, — это фитиль.
Действие этого насоса основано на свойстве жидкостей подниматься по тонким, почти с волос толщиной, трубкам. Это происходит, конечно, только в том случае, если жидкость хорошо смачивает стенки тонких трубок. Тогда благодаря поверхностному натяжению жидкость поднимается на некоторую высоту, пока не наступит равновесие между этим поверхностным натяжением и весом столбика жидкости.

Для нашего опыта возьмите два стакана. Один из них наполните водой и поставьте повыше. Другой стакан, пустой, поставьте ниже. Опустите в стакан с водой конец полоски чистой материи, а ее второй конец — в нижний стакан. Вода, воспользовавшись узенькими промежутками между волокнами материи, начнет подниматься, а потом под действием силы тяжести будет стекать в нижний стакан. Вот полоска материи и играет роль очень простого насоса, о котором говорилось вначале.

Источник: « Здравствуй, физика!» Л. Гальперштейн; "Опыты без приборов" Ф.Рабиза

Ссылка на основную публикацию
Какую трубу использовать для косоура
При проектировании любых металлоконструкций возникает вопрос – какой металлопрокат, и какого сечения необходимо использовать, чтобы обеспечить надёжность конструкции под воздействием...
Какой резистор лучше углеродистый или металлооксидный
5 Января 2017 До 1968-ого года в СССР использовалась буквенная система обозначений резисторов, в которой наименования давались в соответствии с...
Какую температуру выдерживает космофен
Клей Космофен (Cosmofen) быстро и прочно соединяет металл, пластик, стекло, резину. Это клеящее средство имеет цианакрилатный состав, оно устойчиво к...
Капиллярный насос для подъема жидкости
text-align:center;line-height:normal">КАПИЛЛЯРНО-ОСМОТИЧЕСКИЙ НАСОС. УСТРОЙСТВО. ОБЛАСТИ ВОЗМОЖНОГО ПРИМЕНЕНИЯ text-align:right;line-height:normal">Немых Георгий Александрович .0001pt;text-align:right;line-height:normal">студент, архитектурно-строительный факультет, ФГБОУ ВПО Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И....
Adblock detector