2 przydatne sposoby wykorzystania ciśnienia słupa wody w domu
Czasami elementarna wiedza ze szkolnego kursu fizyki może pomóc w rozwiązaniu niektórych codziennych problemów. Zdolność do prawidłowego obliczenia ciśnienia słupa wody jest przydatna, jeśli nie można dostarczyć scentralizowanego zaopatrzenia w wodę do domu. W takim przypadku pomocna będzie instalacja zbiornika magazynowego. Tak, i wielu ogrodników przyda się, aby wiedzieć, jak wysoko podnieść beczkę, aby skutecznie nawadniać kroplówkę.
Co to jest ciśnienie hydrostatyczne?
Jeżeli na powierzchnię wody działają siły zewnętrzne, wówczas ciśnienie w cieczy będzie równomiernie przenoszone we wszystkich kierunkach. Jest to podstawowe prawo hydrostatyki, które odkrył francuski naukowiec Blaise Pascal w 1653 roku. A siła grawitacji działa głównie na ciecz.
W ciałach stałych cząsteczki tworzą sieć krystaliczną. I, sztywno połączone, mogą przenosić nacisk tylko w kierunku, w którym działa siła przyłożona do obiektu. A w spoczynku ten ostatni jest skierowany ściśle w dół.
W płynach istnieje względna swoboda przy niewielkim ruchu. Dlatego cząsteczki gazu lub dowolnej cieczy mogą przenosić ciśnienie w dowolnym kierunku. A pod wpływem grawitacji woda po prostu rozprzestrzenia się w różnych kierunkach, jeśli jej ruch nie jest ograniczony ścianami naczynia.
Jeśli płyn jest w spoczynku, nie ma w nim żadnych sił stycznych i rozciągających. Oznacza to, że ciśnienie słupa wody jest skierowane ściśle wzdłuż normalnej wewnętrznej do podstawy. Oznacza to, że bez względu na kształt naczynia, ciśnienie w nim zawsze będzie działać tylko pod kątem 90 stopni w stosunku do boków naczynia.
Ponieważ w warunkach domowych płyny są zawsze ograniczone pewnymi ścianami (zbiornik, rury), istnieje zależność ciśnienia wody od wysokości kolumny. Oznacza to, że ważne jest, jak daleko powierzchnia cieczy znajduje się od punktu bazowego, do którego skierowana jest siła.
Wzór do pomiaru i obliczania ciśnienia wody
Jednostką ciśnienia w cieczy jest 1 mm słupa wody. Jest równy 9,8 Pa (N/m²). Ale w praktyce ciśnienie w wodzie mierzy się w kilogramach na centymetr kwadratowy (kgf / cm²). I w tym przypadku jednostka nazywa się jedną atmosferą (1 atm). Metr słupa wody będzie miał 0,1 at.
Aby dokładnie obliczyć ciśnienie płynu (P) na określonym obszarze, musisz użyć wzoru:
P = p × h × g
Aby to zrobić, musisz znać gęstość cieczy (p), wysokość kolumny (h) i prędkość swobodnego spadania (g).
Gęstość wody zależy od jej temperatury. Ale ogólnie przyjmuje się, że wszelkie obliczenia przyjmują średnią wartość tysiąca kilogramów na metr sześcienny. Przyspieszenie swobodnego spadania również jest zaokrąglane do 10 m/cm². Na podstawie tych danych nie będzie trudno obliczyć, ile atmosfer ma 10 metrów wody.
Moc wyjściowa wynosi 10 kPa, co odpowiada 1 atmosferze technicznej. Ale dla najwyższej dokładności konieczne jest usunięcie zaokrągleń i pomnożenie produktu przez ciśnienie atmosferyczne działające na powierzchnię wody. To prawda, że do obliczeń domowych nie jest to konieczne.
Przydatne wideo
Instalacja zbiorników magazynowych
Na obszarach, na których nie ma scentralizowanego zaopatrzenia w wodę, zwyczajowo pobiera się wodę ze studni lub otworów wiertniczych na potrzeby domowe. Aby uzyskać płyn do picia z głębokości, konieczne jest użycie pompy. Ale za każdym razem, gdy potrzebujesz tylko jednej szklanki wody, włączenie pompy staje się nieopłacalne.
Dlatego wskazane jest zainstalowanie zbiornika magazynowego na określonej wysokości. Według SNiP, a także dekretu rządowego nr 354 ciśnienie wody na wylocie kranu powinno wynosić co najmniej 0,3 atm. A do tego wystarczy podnieść czołg tylko o 3 metry. Nie musisz nawet budować do tego wieży. Wystarczy wykorzystać strych jednopiętrowego domu.
Raz na określony czas zbiornik jest napełniany pompą. Następnie woda przepływa przez rury grawitacyjnie, zgodnie z hydrostatycznym prawem Pascala. A na wylocie kranu wytworzone zostanie ciśnienie wystarczające do zaspokojenia wszystkich potrzeb domowych.
Oprócz okablowania ze zbiornika magazynowego do umywalek i toalety należy wykonać jeszcze jedną obowiązkową czynność. Niezależnie od tego, czy na poddaszu jest ciepło, czy nie, należy dodatkowo dobrze zaizolować pojemnik z płynem. Dzięki temu, gdy zimą nasilają się mrozy, dom nie pozostanie bez wody.
Układ nawadniania kroplowego
Prawo Pascala od dawna jest z powodzeniem stosowane we wszystkich suchych regionach świata. Ale najskuteczniej wykorzystano go w Izraelu. W latach pięćdziesiątych ubiegłego wieku po raz pierwszy zaczęli praktykować metodę melioracji, którą później nazwano kroplówką. I wymyślili to, aby zaoszczędzić cenną wilgoć.
Wilgoć do grządek, jak poprzednio, następowała grawitacja, ale teraz jest dozowana i prosto pod korzenie rośliny. W tym celu każda roślina okopowa została wyposażona we własną konewkę, a na pojemniku na wodę zainstalowano przepustnicę z zegarem. W określonych odstępach czasu sadzonka otrzymuje wyraźnie obliczoną porcję płynu odżywczego.
Oprócz oszczędności wody metoda pozwoliła na zwiększenie plonów nawet o 40%, ponieważ:
- Korzenie rośliny były znacznie bardziej nasycone wilgocią.
- Nie doszło do nasiąkania wodą, ponieważ ziemia wokół była sucha.
- Wykluczono przypalenie liści, które występuje, gdy promienie słoneczne przechodzą przez krople (efekt soczewki).
- Chwasty nie mają czasu się rozprzestrzenić, ponieważ ich korzenie znajdują się w suchej glebie.
Dla każdej sekcji wymagane jest obliczenie wymaganego ciśnienia. Aby to osiągnąć, beczka wody unosi się na pożądaną wysokość. Zwykle wystarczy postawić pojemnik metr od ziemi. A jeśli strona ma nachylenie, możesz po prostu zainstalować zbiornik w najwyższym punkcie.
Przydatne wideo
Podsumowanie
Znajomość szkolnego programu nauczania fizyki może znacznie ułatwić życie i zaoszczędzić pieniądze. Jeśli użyjesz prawa hydrostatyki Pascala, możesz wyposażyć system, w którym woda będzie płynąć do żądanego punktu grawitacyjnie. Ponadto może być zarówno umywalką w domu, jak i łóżkiem ogrodowym z warzywami w ogrodzie.
Aby to zrobić, musisz zainstalować pojemnik o odpowiedniej objętości na odpowiedniej wysokości. Aby określić to ostatnie, musisz użyć specjalnej formuły, która określa ciśnienie słupa wody w systemie. A cała praca zostanie wykonana zwykłą grawitacją.
