Конспект по физике 7 класс параграф 44 + Ответы на вопросы. Краткое содержание § 44. МАНОМЕТРЫ. ПОРШНЕВОЙ ЖИДКОСТНЫЙ НАСОС по учебнику Пёрышкина (базовый уровень). Конспект по пунктам параграфа. Код материалов: Физика Конспект №44.
Конспект §44. МАНОМЕТРЫ. ПОРШНЕВОЙ ЖИДКОСТНЫЙ НАСОС
§ 44 кратко (малый конспект)
В параграфе рассматриваются приборы для измерения давления, отличного от атмосферного, и принцип работы поршневого жидкостного насоса. Основными приборами являются жидкостный (открытый) и металлический манометры. Жидкостный манометр, представляющий собой U-образную трубку, работает на основе закона Паскаля и показывает разность давлений по разности уровней жидкости. Металлический манометр использует деформацию дугообразной трубки, которая через передаточный механизм отклоняет стрелку. Действие поршневого насоса основано на создании разрежения под поршнем за счёт атмосферного давления, что позволяет поднимать жидкость по всасывающей трубе. Насосы с воздушной камерой могут создавать большее давление и поднимать воду на большую высоту.
Большой конспект параграфа
В системах давление жидкостей и газов может отличаться от атмосферного. Для его измерения используют манометры — жидкостные и металлические.
Жидкостный манометр (открытый) основан на законе Паскаля и свойствах сообщающихся сосудов. Это U-образная стеклянная трубка, частично заполненная жидкостью. При равенстве давлений (например, атмосферного) в обоих коленах уровни жидкости одинаковы.
Принцип работы:
- При соединении с сосудом, где давление выше атмосферного, уровень жидкости в одном колене падает, в другом — растёт.
- Разность уровней показывает разницу между измеряемым и атмосферным давлением.
- Опыт с коробкой, затянутой резиновой плёнкой, демонстрирует: чем сильнее давление на плёнку, тем больше разность уровней.
- При погружении коробки в воду с увеличением глубины разность уровней и, следовательно, давление возрастают.
Металлический манометр:
- Основной элемент — дугообразная металлическая трубка.
- Один конец трубки запаян, другой через кран соединяется с системой.
- При росте давления трубка выпрямляется, её движение через рычаг и зубчатую передачу отклоняет стрелку на шкале.
- При снижении давления трубка и стрелка возвращаются в исходное положение.
Металлические манометры, как и жидкостные, применяют для измерения давления жидкостей и газов.
Принцип атмосферного давления используется в поршневом жидкостном насосе. Его основные элементы: цилиндр 1, поршень 2, нагнетательный 3 и всасывающий 4 клапаны.
- При движении поршня вверх нагнетательный клапан закрывается, под поршнем создаётся разрежение. Вода поднимает всасывающий клапан и по всасывающей трубе 5 поступает в цилиндр. Высота подъёма ограничена давлением остаточного воздуха и составляет 5–7 м (вместо теоретических 10,3 м).
- При движении поршня вниз всасывающий клапан закрывается, открывается нагнетательный, и вода переходит в пространство над поршнем. При следующем ходе поршня вверх эта вода выливается в отводящую трубу, а под поршнем забирается новая порция.
Поршневые насосы с воздушной камерой (6) позволяют поднять воду на большую высоту. Давление в воздушной камере может в несколько раз превышать атмосферное. Напор и высота подъёма зависят от скорости движения поршня и поступления воды в камеру.
Вопросы на стр.151
❓ 1. Какие вы знаете приборы для измерения давления, большего или меньшего, чем атмосферное?
Для измерения давления, отличного от атмосферного, используются манометры. Согласно документу, основными типами являются жидкостные (открытые) и металлические манометры. Также к таким приборам можно отнести барометры (для атмосферного давления), вакуумметры (для давления ниже атмосферного) и дифференциальные манометры.
❓ 2. Каковы устройство и принцип действия открытого жидкостного манометра?
Открытый жидкостный манометр — это U-образная стеклянная трубка, частично заполненная жидкостью. Его принцип действия основан на законе Паскаля и свойствах сообщающихся сосудов: при подключении к сосуду с давлением, отличным от атмосферного, возникает разность уровней жидкости в коленах, которая и показывает разницу между измеряемым и атмосферным давлением.
❓ 3. Как с помощью жидкостного манометра показать, что давление жидкости на одной глубине по всем направлениям одинаково?
Для этого можно использовать опыт с коробкой, затянутой резиновой плёнкой, описанный в документе. Если оказывать давление на плёнку в разных точках на одной глубине, разность уровней в манометре будет оставаться одинаковой. Это демонстрирует, что создаваемое давление (а значит, и давление жидкости на этой глубине) передаётся по всем направлениям одинаково, в соответствии с законом Паскаля.
❓ 4. Каковы устройство и принцип действия металлического манометра?
Основной элемент металлического манометра — дугообразная металлическая трубка, один конец которой запаян, а другой через кран соединяется с системой. При увеличении давления трубка стремится выпрямиться, её движение через рычаг и зубчатую передачу отклоняет стрелку на шкале. При снижении давления трубка и стрелка возвращаются назад.
❓ 5. На каком явлении основано действие поршневого жидкостного насоса? Каков принцип его действия?
Действие поршневого жидкостного насоса основано на использовании атмосферного давления. При движении поршня вверх в цилиндре создаётся разрежение, атмосферное давление заставляет воду поднимать всасывающий клапан и поступать в цилиндр по трубе. При ходе поршня вниз всасывающий клапан закрывается, открывается нагнетательный, и вода вытесняется в пространство над поршнем или в отводящую трубу.
❓ 6. Объясните принцип работы поршневого жидкостного насоса с воздушной камерой.
Насос с воздушной камерой (поз. 6 на рис. 146) позволяет поднять воду на большую высоту. Воздух в камере сжимается поступающей водой, создавая давление, которое может в несколько раз превышать атмосферное. Это повышенное давление и позволяет преодолевать большую высоту подъёма. Напор зависит от скорости движения поршня и поступления воды в камеру.
УПРАЖНЕНИЕ 27
№ 1. Рассчитайте предельную высоту, на которую поршневым жидкостным насосом вручную можно поднять при нормальном атмосферном давлении нефть; ртуть.
Дано:
- Нормальное атмосферное давление: P_атм = 101325 Па
- Плотность нефти: ρ_н ≈ 800 кг/м³ (справочное значение)
- Плотность ртути: ρ_рт = 13600 кг/м³
- Ускорение свободного падения: g ≈ 9.8 м/с²
Найти:
- h_н — предельная высота подъёма нефти.
- h_рт — предельная высота подъёма ртути.
Решение:
Предельная высота подъёма жидкости всасывающим насосом определяется формулой: h = P_атм / (ρ * g).
1. Для нефти:
h_н = P_атм / (ρ_н g) = 101325 Па / (800 кг/м³ 9.8 м/с²) ≈ 101325 / 7840 ≈ 12.9 м.
2. Для ртути:
h_рт = P_атм / (ρ_рт g) = 101325 Па / (13600 кг/м³ 9.8 м/с²) ≈ 101325 / 133280 ≈ 0.76 м.
Ответ: Предельная теоретическая высота подъёма нефти ≈ 12.9 м, ртути ≈ 0.76 м. На практике, как указано в тексте для воды (5-7 м вместо 10.3 м), реальная высота будет меньше из-за неидеальности клапанов, наличия воздуха и т.д.
№ 2. На уровне моря при помощи всасывающего поршневого насоса можно поднять воду до высоты 10 м. На какую высоту можно поднять воду на горе, где давление 600 мм рт. ст.?
Дано:
- Высота подъёма на уровне моря: h_0 = 10 м
- Атмосферное давление на уровне моря: P_0 = 760 мм рт. ст.
- Атмосферное давление в горах: P_1 = 600 мм рт. ст.
Найти: h_1 — высота подъёма воды в горах.
Решение:
Высота подъёма жидкости прямо пропорциональна атмосферному давлению, так как h = P_атм / (ρ * g), а ρ и g для воды постоянны. Составим пропорцию: h_0 / P_0 = h_1 / P_1.
Следовательно:
h_1 = h_0 (P_1 / P_0) = 10 м (600 мм рт. ст. / 760 мм рт. ст.) ≈ 10 м * 0.789 ≈ 7.89 м.
Ответ: На горе с давлением 600 мм рт. ст. воду можно поднять на высоту примерно 7,9 метра.
Вы смотрели: конспект по физике к учебнику 7 класса §44. МАНОМЕТРЫ. ПОРШНЕВОЙ ЖИДКОСТНЫЙ НАСОС. Краткое содержание темы учебника. Ответы на вопросы в конце параграфа. Код материалов: Физика Конспект №44.