Хочу купить вакуумный насос, не могу понять пару моментов

РЕКЛАМА НА ФОРУМХАУС

Неужели трудно загуглить, вместо того, чтоб рассказывать околофизические сказки? Уже давно все открыто до нас

 

@IgorL77, вопрос понятен, человек хочет узнать, чем этот процесс закончится.
Правда спрашивает, как буд-то уверен, что такого не произойдет.

А кончится это:

Первое:
давление будет повышаться и насос просто это повышение не выдержит, воздух проникнет через клапан. Возможно он даже специально сделан так, что бы не перегружать насос.

Второе:
в случае идеального насоса имеющего мощный двигатель и супер плотное уплотнение, достигнув высоты водяного столба в 10 с чем то метров, атмосферное давление уже не позволит этому столбу подниматься вверх, давить снизу на столб больше чем 1 атмосфера уже не будет. И когда поршень продвинется чуть выше, то или вверху или посредине столба воды вода просто вскипит и появившийся пар заполнит объем и сам поршень будет продолжать идти вверх, а вода так и останется не более 10 с чем то метров. Легче это понять, когда вспомнить, что вода не сжимаема и все сломает на своем пути, если попытаться сжать больше, но она так же и не разжимаема и при превышении силы пытающейся увеличить ее объем просто начнет переходить в другое состояние.

Если, что проверьте, я сам это не делал, чисто теоретически предположил, чем дело кончится.

 

Зачем мне Ваши торечелли и прочая ерунда, если у меня есть советское образование ?

Возьмите стеклянную трубку 30 см длиной, опустите ее наполовину в воду, закройте пальцем верхнее отверстие трубки, поднимите воду вместе с трубкой. Принцип действия основан на разнице атмосферного давления и вакуума внутри трубки между пальцем и водой. Эта разница давлений удерживает столб воды в самой трубке. Столб воды из трубки будет стремиться вытечь под силой своей тяжести.
Если повысить внешнее атмосферное давление уровень воды в трубке поднимется;
Если понизить внешнее атмосферное давление - уровень воды в трубке опустится;
Если понизить внутреннее давление (сделать вакуум более глубоким) - уровень воды в трубке поднимется;
Если повысить внутреннее давление (заполнить вакуум) - уровень воды в трубке опустится.

Я специально выделил жирным шрифтом - именно это делает вакуумный насос, именно этот процесс поднимает воду с глубины, как поднимается столб воды в этой простой стеклянной трубке. Чем больше вес воды который поднимается тем больше вес столба воды и именно этот вес ограничивает возможности насоса поднять воду с глубины. Но вес столба это длина и диаметр трубы, вы можете один и тот же вес представить в виде 100 метров длины и 1 см диаметра а можете в виде 10 ваших любимых метров и 10 см диаметра трубы. Высота 10 метров это просто условность, но ее не определяют какие то внешние мифические факторы

Хотите оспорить эту прописную истину ?

 

Вам только что доказали, что воду поднимает создаваемая разница давлений в системе, одно из которых постоянное внешнее атмосферное, а второе вакуум внутри который мы создаем и чем больше вакуум тем больше сила всасывания воды. Но чем больший вес столба тем больше сила его тяжести, а значит и больший вакуум будет создан в трубе. Т. е. с одной стороны вакуум создает сила тяжести столба воды, а с другой стороны вакуум создается насосом. Процессом который будет вызывать изменение агрегатного состояния воды по мере понижения давления можно принебречь до значения примерно 300 литров воды в трубе. Допустим что вес столба не будет превышать это критическое значение

 

Вы забыли маленький физический пустячок: в вертикальной трубе диаметром 1 см и 10 см давление в нижней части будет зависеть только от высоты столба воды в ней. И не будет зависеть от диаметра (=количества воды) трубы.
В советской школе, кстати, об этом рассказывали, я помню!

 

Ну и еще маленький пустячок...
Диаметр трубы на всасе насоса делают или равным или большим, чем диаметр отверстия на насосе.
А уменьшение/заужение всасывающей магистрали, как выше писали, создаёт дополнительное сопротивление, из-за чего насос не может работать на полную мощность, не в рабочих характеристиках, что по итогу, он не сможет нормально качать, а то и преждевременно выйдет из строя...

Думаю дебаты можно закончить... Скорее ждем покупки насоса, его установки и отчета об опытных испытаниях... Только по-честному!
А там и готовы будем принести свои извинения!

 

Никаких отчетов не дождемся.

 

так вакуум не создать, с поверхности вода будет эффективно испаряться.

Но с вашим упорством я уже очень хочу,
что бы вы купили этот насос и рассказали, что получится.

Давление держит воду в перевернутом стакане, прикрытым снизу тонким листом бумаги.
Я делал, все нормально, вода не выливается, лист нужен только для того, что бы поверхность воды снизу было ровной.


Но после найдите лестницу, в 3 этажа, где можно размотать трубу м/п допустим 12 метров 20 мм достаточно, стоит не дорого. Трубу можно примотать к перилам чем то.
Снизу установите запорный кран шаровый например.
С верху фитинг с винтовой заглушкой.

Закрыв нижний кран, наполните сверху всю трубу водой,
после перекройте верхний конец надежно, так, что бы 2 атмосферы держать, это легко.
Далее опустите нижний конец в емкость с водой и откройте нижний кран.

По вашему из трубы нихрена не втечет? Столб в 12 метров воды останется в трубе?

А по моему вытечет довольно заметный объем воды,
так, что бы в трубе остался столб только чуть больше 10 метров.

Т. е. проделать опыт можно, м/п 20мм довольно легко разматывается из бухты и сматывается.

 

все я разобрался в вопросе.

Столб воды поднимает вакуумный насос, а атмосферное давление снаружи и давление ниже атмосферного (вакуум) внутри трубы удерживают столб воды на весу. На картинке мы видим столб воды и груз, который удерживается на весу. Чем больший вес столба воды или чем больший вес прицеплен к поршню, тем ниже давление будет относительно атмосферного (вакуум). По мере увеличения веса столба воды или груза давление будет становиться все ниже и ниже атмосферного, температура и давление внутри будут понижаться, а значит интенсивность испарения воды будет увеличиваться и при достижении на вакуумметре значения 0,015 Атмосфер начнется "кипение" воды из-за низкого давления. Само "кипение" воды очень сложно назвать "кипением", потому что слово кипение у нас всегда ассоциируется с кипением воды в чайнике от высокой температуры. Само "кипение" воды из-за низкого давления не похоже на обычное кипение воды в чайнике, потому что при кипении воды от низкого давления пузыри образуются на дне сткана и прижимаются к самому дну и не пытаются всплывать на поверхность воды. Просто стелятся по дну стакана. Следовательно выход газа при "испарении" из-за низкого давления должен располагаться на самом дне стакана. Именно испарение воды из-за низкого давления является основным фактором, который ограничивает процесс подъема столба воды вакуумным насосом. Потому что чем больше вес столба воды тем интенсивнее испарение воды. Однако сам вес столба воды определяется диаметром, высотой и плотностью воды, которая удерживается. Мы можем взять трубу шириной метр и конечно по такой трубе насос не поднимет воду и на 5 метров, так как большой вес воды будет образовывать глубокий вакуум и следовательно испарение воды. Но если мы возьмем трубку диаметром 1 см, то по ней мы можем поднять воду на высоту 100 метров, прежде чем вес воды достигнет значения, при котором будет образовываться глубокий вакуум.

 

Когда насос прикупите и будут реальные испытания?

 

Это Нобель! Не меньше!
Торричелли отдыхает

 

Поболтали с Deepseek по вопросу вакуума...

Проанализируем это высказывание по частям:

Правильные моменты

1. "атмосферное давление снаружи и давление ниже атмосферного (вакуум) внутри трубы удерживают столб воды на весу" — Это абсолютно верное описание физического принципа.
   
2. "при достижении на вакуумметре значения 0,015 Атмосфер начнется "кипение" воды" — Логически верно. 0.015 атм (или ~0.15 м вод. ст.) — это давление насыщенных паров воды при комнатной температуре (~12-13°C). При достижении этого давления вода действительно закипит.

Неправильные выводы и физические ошибки
Ошибка 1: Причина вакуума

• Утверждение: "Чем больший вес столба воды... тем ниже давление будет относительно атмосферного (вакуум). По мере увеличения веса... давление будет становиться все ниже и ниже..."
  
• Правильная физика: Здесь перепутана причина и следствие.
  • На самом деле: Первичен вакуум, создаваемый насосом. Насос откачивает воздух, давление падает. Как только давление над жидкостью становится меньше атмосферного, атмосферное давление выталкивает жидкость в трубку. Столб поднимается до тех пор, пока его гидростатическое давление (ρgh) не сравняется с разницей между атмосферным давлением и давлением внутри (P_атм - P_вак). Вес столба — это следствие созданного вакуума, а не его причина.

Ошибка 2: Роль диаметра трубки

• Утверждение: "Мы можем взять трубу шириной метр и конечно по такой трубе насос не поднимет воду и на 5 метров... Но если мы возьмем трубку диаметром 1 см, то по ней мы можем поднять воду на высоту 100 метров..."
  
• Правильная физика: Это главная и фундаментальная ошибка, которую мы подробно разбирали. Диаметр трубки не влияет на высоту подъема жидкости в вакууме.
  • Формула: h = (P_атм - P_вак) / (ρ * g). Диаметр (d) в этой формуле отсутствует.
    
  • Предельный случай: Максимальная высота подъема для воды при идеальном вакууме (P_вак = 0) составляет около 10.3 метра при нормальном атмосферном давлении. Это физический предел, обусловленный атмосферным давлением. Ни в трубе диаметром 1 метр, ни в капилляре диаметром 1 см нельзя преодолеть этот предел без активной откачки снизу.
    
  • Почему это ошибка? Автор считает, что большой вес широкого столба как-то "сильнее давит на вакуум". Но давление — это сила на единицу площади. Да, общий вес в широкой трубке больше, но он распределен на бóльшую площадь сечения. Эти два фактора компенсируют друг друга, и давление на нижнем срезе столба (которое и уравновешивается атмосферным давлением) зависит только от высоты и плотности.

Ошибка 3: Описание процесса кипения

• Утверждение: "пузыри образуются на дне стакана и прижимаются к самому дну и не пытаются всплывать на поверхность воды. Просто стелятся по дну стакана. Следовательно выход газа при "испарении"... должен располагаться на самом дне"
  
• Правильная физика: Это неверное описание.
  • Пузыри пара образуются по всему объему жидкости, где есть центры парообразования (микротрещины, пылинки и т. д.).
    
  • На пузырь пара действует выталкивающая (Архимедова) сила, потому что плотность пара намного меньше плотности воды. Поэтому пузыри стремятся всплыть.
    
  • Они не всплывают мгновенно, если очень малы (силы поверхностного натяжения могут удерживать их на месте), но общая тенденция — именно всплытие. Утверждение, что они "прижимаются ко дну", физически необоснованно.

Ошибка 4: Фактор, ограничивающий высоту подъема

• Утверждение: "Именно испарение воды из-за низкого давления является основным фактором, который ограничивает процесс подъема столба воды вакуумным насосом."
  
• Правильная физика: Это второстепенный фактор. Главный и фундаментальный ограничитель — это атмосферное давление.
  1. Первичный лимит: Столб воды оборвется, когда его гидростатическое давление сравняется с атмосферным (порог ~10.3 м). Жидкость просто не сможет удерживаться — она "упадет".
     
  2. Вторичный эффект: Явление кавитации (холодного кипения) действительно начнется у вершины столба, когда давление упадет до давления насыщенных паров. Но это произойдет уже при достижении основного предела. Образование пара помешает создать идеальный вакуум, но сама по себе высота в 100 метров для трубки 1 см недостижима в первую очередь из-за недостаточного атмосферного давления, а не из-за испарения.

Итоговый вердикт
Автор высказывания понимает отдельные явления (кипение при низком давлении, роль вакуума), но строит на их основе ошибочную причинно-следственную связь. Ключевая ошибка — связывание высоты подъема с диаметром трубки, что прямо противоречит закону Паскаля и основам гидростатики. Остальные ошибки (про кипение и причину вакуума) являются следствием этого первоначального неверного понимания.

 

И еще по поводу диаметра...
При одинаковом вакууме столб жидкости поднимется на одинаковую высоту в обеих трубках, так как высота подъема зависит только от величины вакуума (атмосферного давления) и плотности жидкости, но не зависит от диаметра трубки.

а если одна труба в диаметром 2 метра?

Отличный уточняющий вопрос! Он помогает понять границы применимости формулы.

Ответ остаётся прежним: В идеальных условиях столб жидкости поднимется на абсолютно одинаковую высоту и в трубке диаметром 2 метра, и в трубке диаметром 50 мм.

Подробное объяснение
1. С точки зрения фундаментальной физики

Основная формула, которую мы вывели ранее, не содержит диаметра:

h=Pатмρ⋅gh=ρ⋅gPатм
Это фундаментальный закон гидростатики. Сила, выталкивающая жидкость вверх (сила атмосферного давления), пропорциональна площади сечения трубки (F=Pатм⋅SF=Pатм⋅S). Но и вес столба жидкости тоже пропорционален этой же площади (m=ρ⋅h⋅Sm=ρ⋅h⋅S, значит Fтяж=ρ⋅g⋅h⋅SFтяж=ρ⋅g⋅h⋅S).

Когда мы составляем уравнение равновесия (Fатм=FтяжFатм=Fтяж), площадь SS сокращается:

Pатм⋅S=ρ⋅g⋅h⋅SPатм⋅S=ρ⋅g⋅h⋅SPатм=ρ⋅g⋅hPатм=ρ⋅g⋅h
Таким образом, диаметр не имеет значения. Неважно, 2 см, 20 см или 2 метра.

2. Практические ограничения (почему может показаться, что в широкой трубе ниже)

Хотя теория говорит об одинаковой высоте, на практике с трубой диаметром 2 метра мы можем столкнуться с эффектами, которых нет в узкой трубке:

• Капиллярный эффект (мениск): Это главный "нарушитель". В узких трубках (менее ~1 см) силы поверхностного натяжения искривляют поверхность жидкости (мениск) и существенно влияют на высоту подъема. В трубе диаметром 2 метра этим эффектом можно полностью пренебречь. Поверхность жидкости будет практически идеально горизонтальной. Так что в этом плане труба 2 метра даже лучше соответствует идеальной модели, чем трубка 50 мм, где мениск уже может быть заметен.
  
• Испарение: В трубе огромного диаметра площадь зеркала жидкости очень велика. Если жидкость летучая (например, спирт, эфир), процесс испарения может быть интенсивным и немного охлаждать жидкость, что может косвенно повлиять на условия. Но для воды при комнатной температуре это несущественно.
  
• Кривизна земной поверхности и g: Для гигантской трубы, если рассматривать её в масштабах планеты, становится важным, что сила тяжести gg немного меняется с высотой, но это экзотический случай, не относящийся к нашей задаче.
  

Наглядный мысленный эксперимент
Представьте себе бассейн, перевёрнутый вверх дном и опущенный краем в воду. Его дно — это то же самое, что и верх широкой трубы диаметром 2 метра. Если вы откачаете из него воздух (создадите вакуум), вода начнёт подниматься внутрь. Она остановится ровно на той же отметке, что и в стоящей рядом узкой вакуумной трубке. Провести такую линию уровня воды в бассейне очень легко.

Итог
Окончательный вывод: Диаметр трубки, будь он 50 мм или 2 метра, не влияет на высоту столба жидкости, поднявшегося под действием вакуума (атмосферного давления). Жидкость в обеих трубках установится на одном уровне, если пренебречь капиллярными эффектами, которые в широкой трубе как раз ничтожны.

 

Ну и еще немного про диаметр...Удержится ли жидкость при одинаковом вакууме и разном диаметре, если трубу поднять над жидкостью.

Краткий ответ: Вода будет удерживаться в трубе любого диаметра, если она абсолютно жесткая и герметичная. Однако на практике тонкая трубка удержит воду с большей вероятностью, чем очень широкая, из-за веса столба воды и прочности материала трубы.

Диаметр определяет, какое из нарушений равновесия произойдет с большей вероятностью.

• В тонкой трубке (малый диаметр):
  
  • Силы сцепления воды со стенками (силы поверхностного натяжения) очень велики относительно веса самого столба.
    
  • Эти силы "склеивают" воду со стенками и не дают столбу оторваться и упасть, стабилизируя неустойчивое равновесие. Вода будет висеть в тонкой трубке, как в пипетке.
    
• В очень широкой трубе (диаметр 2 метра):
  
  • Вес столба (F_тяж) колоссален (S огромна).
    
  • Силы поверхностного натяжения на стенках ничтожны по сравнению с этим весом.
    
  • Любая малейшая вибрация, искривление поверхности заглушки или пузырёк воздуха нарушат хрупкое равновесие. Столб воды не сможет удержаться и рухнет вниз.
    

Практический пример: пипетка vs. ведро

1. Пипетка (диаметр ~3-5 мм): Вы создаете вакуум, набираете воду, поднимаете. Вода держится. Это работает.
   
2. Ведро (диаметр ~30 см): Если бы вы могли идеально герметично закрыть его и создать вакуум, перевернуть его будет страшно. Теоретически вода может держаться, но на практике малейшая неточность приведет к тому, что вода оторвется и выльется. Это опасно.
   
3. Труба диаметром 2 метра: Практически нереализуемо. Вес столба воды будет таким огромным, что он либо сорвется, либо потребует идеально ровной и прочной заглушки. Ни о каком стабильном удержании речи не идет.
   

Итог

• С точки зрения физики жидкостей: Диаметр не влияет на высоту столба, но влияет на устойчивость системы.
  
• Практический ответ: Вода будет надежно удерживаться в трубках малого диаметра (миллиметры, первые сантиметры), где силы поверхностного натяжения помогают стабилизировать столб.
  
• В трубах большого диаметра (десятки сантиметров и более) хрупкое равновесие легко нарушается, и столб воды, с высокой вероятностью, выльется.
  

 

Пора, все уже ждут,
deepseek. com то же ждет.