Как нагреть воду во внутреннем сосуде

kozlov61@mail.ru

Мудрец

(11537)

12 лет назад

Весьма интересная задача. Автору вопроса спасибо!

Начну, однако, с того, что рисунок содержит ошибку: согласно закону Архимеда, не может уровень воды в первом (плавающем) сосуде быть выше, чем во втором. Если плотность вещества, из которого сделан первый сосуд, больше плотности воды, он погрузится так, что уровень воды в нём будет ниже, чем той воды, в которой он плавает.

Ну а заставить закипеть воду в первом сосуде, не удаляя воды из второго, можно так. Сначала нагреть всю систему (оба сосуда с водой) до температуры более, чем +100 градусов Цельсия. Этого можно добиться либо осуществляя нагрев в барокамере при повышенном давлении, либо, герметично закрыв второй (больший) сосуд. (Как я уже говорил, первый сосуд будет плавать гораздо ниже и закрыванию второго сосуда мешать не будет. ) Далее, доведя воду во втором сосуде до кипения, вернуть систему к нормальному давлению 1 атмосфера – и вода станет интенсивно кипеть в ОБОИХ сосудах.

Юлия

Мастер

(2220)

12 лет назад

1.Опустить 2 кипятильник в другой сосуд.
2.Греть этим пока не закипят оба.
3.Вынуть сосуд из первого и нагревать его отдельно

Ми

Знаток

(334)

12 лет назад

на самом деле соленая вода имеет более низкую температуру кипения, значит и закипает быстрее; но ведь здесь эффект водяной бани, поэтому вода из 2 сосуда закипит все равно раньше и вода в нем выкипит скорее, чем закипит вода в первом

Goodvin VU

Мудрец

(14707)

12 лет назад

Только добавкой во 2-й сосуд вешеств, повышаюших температуру кипения (на счет соли я что-то сомневаюсь) . если жидкости в сосудах одинаковые – кипение не наступит, поскольку кипение очень энергоемкий процесс, а при равенстве температур переход тепла из сосуда 2 в сосуд один не произойдет.
Чуть не забыл – это все при условии, что давление в сосудах одинаковое!

Коротеев Александр

Высший разум

(113040)

12 лет назад

Во-первых – почему само по себе не закипает.

Для того, чтобы вода кипела (при атмосферном давлении) – ей мало иметь температуру 100 градусов – надо ещё подводить тепло (точнее энергию) (к тому же больше, чем излучается вверх) .

А передача энергии может быть только при разности температур.

Вода в сосуде 2 кипит, потому что его дно нагрето больше чем на 100 градусов и оно передаёт тепло. Но температура кипящей воды 100 градусов и она не может передать тепло тому, чья температура 100 градусов или выше. Но это необходимо, чтобы вода в первом сосуде закипела.

Выход – надо либо как-то повысить температуру кипения воды во втором сосуде (добавкой, или избыточным давлением (не очень легко реализовать второе… ) ), либо надо понизить температуру кипения во втором сосуде (добавкой или понижением давления – это уже более реалистично) . Впрочем если можно понижать давление в первом сосуде, можно обойтись и вовсе без горелки – при достаточно низком давлении она и так будет кипеть.

Ещё один способ изложен в ответе Антона Грязнова, если я правильно его понял. Надо добиться соприкосновения донышек сосудов, чтобы дно первого сосуда могло нагреться выше ста. . и т. д.

Львёнок

Мастер

(1841)

12 лет назад

Эх вы физики! Просто надо дождаться пока вода не выкипит во втором сосуде а потом закипит и первый.

kozlov61@mail.ruМудрец (11537)

12 лет назад

Денис Горожанцев, а минус вопросу за что? Интересный же ведь.
А ответ Ваш не удовлетворяет. – Если вода во втором сосуде выкипит, изменится конфигурация системы и это уже будет другая задача. Я полагаю, решение надо искать, не устраняя воду из второго сосуда.

Источник

Добрый день наш уважаемый читатель. Получая часто вопросы от наших клиентов в 90% процентов из всех случаев, мы даем быстрые, четкие и грамотные ответы нашему собеседнику. Дело в том, что нашего богатого опыта работа отлично хватает чтобы закрыть потребности среднестатистического клиента или спикера.

Развернуто и не очень мы уже отвечали в нашем блоге людям на следующие вопросы:

Поставленная задача

Сейчас перед нами встала следующая задача вот такого содержания: есть сосуд с неизменяемым объемом жидкости внутри него. Предположим, что сосуд состоит из обыкновенного железа, например, возьмем простой накопительный бойлер (V = 50 литров). Начальное давление в системе 2 атмосферы, начальная температура воды Т1 = 17 градусов цельсия, конечная температура после нагрева Т2 = 57 градусов цельсия. Исходные параметры могут быть разные, но конечная задача, на которую нужно получить ответ будет следующая: какое давление будет в закрытом сосуде при нагреве воды до указанной температуры Т2, если учесть, что краны на сосуде (вход и выход) находятся в положении закрыто, и начальный объем не изменяется??? Давление можно снимать (измерять) при помощи встроенного или выносного трубного манометра. Расширительного бака нет. Все для эксперимента.

Остаемся на связи в любой момент! Компания Монтажник работает для Вас!

Закон и формула Шарля

Начав решать эту задачу, каждый может прибегнуть к такому ответу: «да ладно, это же задачка за 7 класс, тут нужно применять формулу известного физика Шарля, Вы что учебник физики не читали?». Далее следует решение:

Читайте также:  Второй сосуд пески инароса

Формула: (273+t2)/(273+t1)=коэффициент увеличения давления от исходного.

(273+57)/(273+17)=330/290=1.13.

1.13 умножаем на 2 получаем что давление будет равно 2.26 после нагрева жидкости с 17 до 57 на 40 единиц.

Ну дела, вот же решение, зачем страдать дальше? Но нет друзья, это решение конечно же хорошее – но применимо только для изохорных идеальных газов, но не в коем случае не для жидкости, представленной у нас на примере воды.

Едем дальше изучая попутно других известных святил физики, и воуля мы натыкаемся на еще одно решение.

Для расчетов берем исходные данные из чего изготовлен сосуд, у нас это железо. Коэффициент объёмного расширения железа стабильно одинаковый, берем за основу среднее значение 0,000036, а вот коэффициент объема воды изменяется в зависимости от ее нагрева. Примерно 0,00015 при 20 градусах цельсия и 0,00045 при 60 градусах цельсия. Среднее значение путем сложения из двух данных получаем 0,00030.

Чтобы посчитать объем во сколько увеличиться объем в сосуде воспользуемся формулой: 1 + коэффициент расширения железа * (t2-t1).

В цифрах будет выглядеть так: 1 + 0,000036 * (57 – 17) = 1.002;

В качестве информационной нагрузки узнаем еще на сколько бы увеличился V воды если бы она была вне сосуда: 1 + 0,0003 * (57 – 17) = 1,012. Далее все упирается на сколько же прочный Ваш сосуд и не раздует ли его при повышении давления.

Чтобы узнать процентное увеличение объема воды с воздействием на сосуд воспользуемся следующей формулой подставим все цифры: 1,012 / 1,002 * 100 – 100 = 1 %.

Обратившись к учебнику физики, мы узнаем, что при давлении каждой атмосферы объем воды уменьшается на 0,000006. Например, 50 литров, при одной атмосфере сожмется на 0,001 и будет 49.999. Зато по сравнению с газами сжимаемость жидкостей действительно ничтожна: в десятки тысяч раз меньше.

Если объём воды при 2 атм = 50 литров, то при 500 атм объём станет примерно на 1 литр меньше. (разница в двух числах 2%).

1%/2% * 500 = 250 атмосфер, то значение при котором по идее должно разорвать Ваш бак и то давление которое будет у вас при нагреве. Честно, считаем это какой-то бред и не он никак не сочетается с реальными жизненными показателями, полученными в ходе эксперимента.

Изучав дальше интернет и опираясь на наши знания всех из коллег нашего отдела было перепробовано масса различных вариантов и изучено мнений других людей, которые потом можно было бы использоваться для выявления формулы по нашей задаче:

Вода при нагревании увеличивается в объеме до 4%, т.е. 50 наших литров должны превратиться в 52 литра за счет ее расширения, но применить данную теорию в нашем вопросе нам пока не удалось. Мы даже изучили соотношение плотности льда к плотности воды и поняли объем в этом случае увеличивается на 11 процентов.

Есть мнение (алгоритм) с нашей стороны что ни одну из формул применить тут нельзя, так как в баке или бойлере представленным нами невозможно заполнить его на все 100% жидкостью, какую часть в одной жидкости все равно будет составлять воздух, который в этом случае будет работать как расширительный бак и возможно поэтому те 800 атмосфер которые получаются у разных людей нормализуются тем количеством воздуха который содержаться в сосуде.

Если Вы физик или технически подкованный человек, разбираетесь в данном вопросе и готовы разрешить наш спор и получить ответ на поставленную задачу – ждем Ваших решений под этой записью в комментариях.

Со своей стороны хотим так же сказать, что при проведении реального эксперимента и нагрева воды в бойлере с 18-20 градусов до 50, давление поднялось по манометру с 1.5 очков (бар, атмосфер) примерно и до 5 бар.

Спасибо за проявленный труд, терпение и прочтение данной статьи. Надеемся что этот вопрос решится в ближайшее время и мы найдем грамотный ответ.

Всего Вам доброго и приятного дня.

Другие полезные записи в блоге – только для Вас!

  • Котел КСУВ наружного размещения. Почему он является лучшим из всех? Технические особенности, выбор большинства организаций. Котельная больше не нужна. Устанавливай прямо со зданием.
  • История на “миллион”, как мы помогли ДОЛ “Лесное озеро”. Крупный DIY проект России, сделай сам!
  • Тепловой пункт: какой промышленный котел выбрать?
  • Наглядный ремонт КЧМ руками наших специалистов.
  • ОАО “Кировский завод” банкрот. Какая судьба ожидает котлы КЧМ-5, КЧМ-5К, КЧМ-7 Гном?
  • Почему в котлах КЧМ-5К не используются колосники? Техническая информация и не только.
  • Все основные запасные части к котлу КЧМ, артикулы, описание и много полезной информации.
  • Лемакс – лучшее соотношение цена/качество в бытовых котлах.
  • 1000 колосников на складе компании МОНТАЖНИК – новый завоз.
  • Что такое колосник? Расскажем все очень подробно.
  • Почему котлы ИШМА покупают 90 из 100 клиентов. Лучшее соотношение цены-качества.
  • Лучший конкурент котла Buderus, Valliant, Protherm – это Кентатсу (Kentatsu) – или как мы его называем один в поле ВОИН! А так же там мы ответили на вопрос, что лучше русский КЧМ или Турецкояпонский гигант?
  • Полная подробная инструкция по монтажу промышленных котлов
  • Посмотреть все статьи и новости
Читайте также:  Луковая шелуха при лечении сосудов

Наши отправки (отгрузки), услуги и выполненные работы:

Статьи посвященные нашим отгрузкам не только поднимают наш авторитет как считаем мы, но они направлены на увеличение доверия со стороны потенциальных клиентов. Нам нечего скрывать – мы делимся с Вами своими продажами и успехами. У нас нет скрытых продаж и ухода от налогов. Мы стараемся делать наше с Вами сотрудничество и работу максимально прозрачными. Мы хотим чтобы Вы доверяли нашей команде!

Если у Вас есть идеи о том, о том что Вы бы хотели увидеть на нашем канале. То присылайте их на нашу легкую почту: 426909@bk.ru. Если Вам понравилась статья оцените ее, поставьте палец вверх слева экрана (если Вы читаете ее с компьютера), а также подпишитесь на наш блог, Вас ждет много полезной и интересной информации.

С вами на связи была компания ООО “Монтажник” – официальный дистрибьютор нескольких заводов изготовителей по всей стране. По вопросам приобретения котлов, насосов и другого сопутствующего оборудования (запчасти, дымоходы, автоматика) можете обращаться по телефонам: 8(47354) 2-55-25; 2-69-09 или на электронную почту: 426909@bk.ru или montagnikvrn@yandex.ru.

Наш логотип

Отзывы о нашей компании:

15 лет на рынке – ни одного плохого отзыва за все время работы.

Посмотреть все отзывы.

СПАСИБО ЧТО ОСТАЕТЕСЬ С НАМИ! Рассказывайте друзьям, делитесь материалом со своими знакомыми. Нам важен каждый.

Компания которая относится к своему клиенту с ДУШОЙ!

Заказ через наш интернет магазин

Источник

  1. Молекулярная физика.
  2. 2.1. В сосуде с водой плавает второй сосуд с водой. Можно ли, нагревая воду во внешнем сосуде, добиться кипения воды во внутреннем?

    Для поддержания процесса кипения нужно нагреть жидкость до температуры кипения, а затем продолжать подводить к жидкости тепло, которое идёт на парообразование. Нагревая воду во внешнем сосуде, мы можем довести её температуру до 1000 С. Выше в процессе кипения температура не поднимется. От внешнего сосуда тепло передается воде во внутреннем сосуде до тех пор пока существует разность температур. В итоге вода во внутреннем сосуде нагреется до 1000С, но на этом процесс теплопередачи от воды внешнего сосуда к воде внутреннего прекратится – не будет разности температур. Поэтому, нагретая до температуры кипения, вода во внутреннем сосуде не закипит – воде не передаётся тепло, необходимое для парообразования.

    Ситуация меняется, если во внешнем сосуде не дистиллированная, а обычная водопроводная вода. В ней имеются соли, по мере выкипания воды концентрация солей в воде повышается, а это приводит к повышению температуры кипения. Теперь вода во внешнем сосуде кипит при несколько большей температуре, чем 100

    0 С. В итоге создается разность температур, необходимая для передачи теплоты воде во внутреннем сосуде и она закипает.

    2.2. Два одинаковых шарика закреплены один в верхней, другой в нижней точках. Каждому из них сообщили одинаковое количество теплоты. Какой шарик нагреется до большей температуры? Потерями тепла в окружающее пространство пренебречь.

    При нагревании шарики расширяются и центр масс первого опускается, а второго поднимается. У первого шарика уменьшается потенциальная энергия в поле силы тяжести, и она вместе с сообщенной теплотой идёт на увеличение внутренней энергии шарика. У второго шарика потенциальная энергия увеличивается, на что расходуется часть теплоты, сообщённой шарику. Оставшаяся часть теплоты идёт на увеличение внутренней энергии шарика. В итоге первый шарик нагревается до большей температуры, чем второй.

    2.3. Изменится ли температура в комнате, если включить электрохолодильник с открытой дверцей?

    Температура воздуха в комнате повысится за счёт потребления холодильником электрической энергии.

    2.4. Почему теплоёмкость газа, измеренная при постоянном давлении, больше, чем теплоёмкость того же газа, измеренная при постоянном объёме?

    Теплота, сообщённая газу при нагревании при постоянном давлении, идёт на увеличение его внутренней энергии и на совершение механической работы против внешних сил по увеличению объёма газа. Когда газ нагревается при постоянном объёме, механическая работа равна нулю, и всё сообщенное газу тепло идёт на увеличение внутренней энергии газа. В связи с этим в первом случае теплоёмкость больше, чем во втором.

    1. Влияет ли ветер на показания термометра?
    2. Если температура движущегося воздуха одинакова и термометр сухой, то ветер не будет влиять на его показания.

      2.6. Не заглядывая в справочники и другие пособия, скажите каково давление насыщенного пара воды при 100

      0С.

      Жидкость испаряется в пузырьки воздуха, закреплённые на дне и стенках сосуда. Пар в этих пузырьках насыщенный. Когда давление этого пара становится равным внешнему давлению, пузырёк всплывает – начинается кипение. Вода при нормальных условиях имеет температуру кипения 100

      0С. Следовательно, при этой температуре давление насыщенного пара воды равно нормальному атмосферному давлению – 760 мм ртутного столба или одной физической атмосфере. Таково и давление насыщенного пара любой жидкости при температуре её кипения.

      2.7. Воду закипятили в колбе, сняли с огня и закрыли колбу пробкой. После этого на верхнюю часть колбы положили кусок льда, вода закипела. Почему?

      Жидкость кипит тогда, когда давление её насыщенного пара равно внешнему давлению. Вода в нашей колбе имеет температуру несколько меньшую, чем 100

      Читайте также:  Что нужно для тонуса сосудов

      0С. Охлаждение верхней части колбы приводит к конденсации части водяных паров, что снижает парциальное давление водяного пара. Кроме того при охлаждении воздуха снижается и его давление. В результате уменьшения давления в верхней части колбы давление насыщенного водяного пара в пузырьках воздуха, закрепленных на дне и стенках колбы, становится выше внешнего давления, что вызывает кипение жидкости.

      2.8. Под колоколом воздушного насоса находится небольшой сосуд с водой. Что произойдёт с водой, если начать откачивать из-под колокола воздух?

      Жидкость кипит при температуре, при которой давление её насыщенного пара равно внешнему давлению. Поэтому при откачке воздуха и снижении его давления вода может закипеть. Существенен здесь и другой процесс: при испарении (уход наиболее быстрых молекул) температура жидкости уменьшается и она может кристаллизироваться (превратиться в лёд). Если откачка воздуха из-под колокола идет медленно, вода замерзает раньше, чем закипит. При быстрой откачке вода закипает, интенсивность её парообразования возрастает, и она замерзает.

      2.9. Почему нельзя слепить снежок при низкой температуре?

      Когда лепят снежок, комок снега сжимают. Под давлением снег растапливается (по крайней мере поверхностный слой), а затем, замерзая, он удерживает слепленный снежок.

      2.10. Придумайте метод измерения абсолютной влажности, не требующий предварительной градуировки прибора.

      Некоторую трубку, по которой можно прокачивать воздух, заполняют солями, которые хорошо поглощают влагу. Трубку с солями взвешивают. Прокачивают через неё определённый объём воздуха. Вновь определяют массу трубки. Её приращение – масса водяного пара, поглощённого из воздуха. Разделив массу на объём прокачанного воздуха, получаем абсолютную влажность.

      2.11. Как, зная точку росы, определить возможны ли в этот день утренние заморозки?

      Если точка росы выше 0

      0 С, то при понижении температуры в предутренние часы до точки росы начинается конденсация влаги из воздуха. Конденсация сопровождается выделением тепла, равного теплоте парообразования. Эта теплота подогревает воздух, и заморозки наступить не могут. Если точка росы ниже 00 С заморозки могут начаться раньше чем относительная влажность станет равной 100 % и начнётся конденсация влаги. Для борьбы с заморозками в саду или огороде с вечера можно увеличить влажность и тем самым повысить точку росы, обильно полив почву.

      2.12. Как измерить медицинским термометром температуру тела человека, если температура окружающего воздуха выше 42

      0 С ?

      Можно охладить термометр в холодильнике и быстро поставить подмышку. Смотреть на показания термометра надо, не вынимая его из подмышки. Если холодильника нет, можно поступить иначе. Поставить термометр подмышку, когда ртуть в его колбе охладится до температуры тела человека, надо вынуть термометр и быстро его сбросить. Ртуть из столбика частично при этом попадает в колбу и термометр покажет температуру тела человека.

      2.13. Удельная теплота парообразовния воды значительно больше, чем эфира. Почему же эфир, налитый на руку, производит значительно большее охлаждение, чем вода?

      Температура кипения воды значительно выше температуры кипения эфира и поэтому испарение налитого на руку эфира будет идти гораздо интенсивнее, чем воды. За единицу времени испарится гораздо больше эфира, чем воды, и полное тепло, которое идёт на испарение эфира, окажется больше (несмотря на малую удельную теплоту парообразования эфира по сравнению с водой). Действительно, эфир практически мгновенно испаряется с руки, в то время как влажной рука остаётся довольно долго.

      2.14. В две одинаковые химические пипетки набирают до одного и того же уровня воду: в одну – холодную, в другую – горячую. Пипетки опорожняют и считают при этом капли. Из какой пипетки упадёт больше капель?

      Капля отрывается от конца пипетки в тот момент, когда сила поверхностного натяжения уже не может уравновесить силу тяжести капли. С ростом температуры воды коэффициент её поверхностного натяжения, а значит, и сила поверхностного натяжения, уменьшается. Причём уменьшается довольно заметно – примерно на 20% при повышении температуры от 20 до 100

      0 С. Таким образом, вес горячей капли меньше, чем холодной, а число горячих капель, наоборот, больше.

      Заметим, что при нагревании происходит ещё один процесс – уменьшение плотности воды. Это обстоятельство, вообще говоря, играет противоположную роль. Но обусловленный им эффект, из-за малого коэффициента теплового расширения воды, оказывается гораздо слабее первого.

      1. Какова температура воды в морях и океанах на больших глубинах?
      2. Жидкости при охлаждении уменьшают свой объём, а плотность их при этом возрастает. Исключением из этого правила является вода. Вода при охлаждении уменьшает свой объём только до 4

        0 С, при дальнейшем охлаждении её объём растёт. При понижении температуры воздуха от него охлаждается вода, становится более плотной и опускается на дно водоёма. Так продолжается до 40 С. Последующее охлаждение снижает плотность воды. Эти слои остаются на поверхности. Таким образом, вблизи дна находятся слои воды, имеющие температуру 40 С. Если бы такой особенности в тепловом расширении воды не было, холодные слои опускались бы на дно вплоть до 00 С, и водоёмы начинали бы промерзать не с поверхности, а со дна. Это привело бы к совершенно иному ходу эволюции живых организмов.

        Источник