обновление от 16.05.2008

Как и чем можно измерить силу осмоса и на какую высоту он может поднять воду

Давайте попробуем выяснить какая сила кроется за этим удивительным явлением - осмос. В технике силу обычно сравнивают с лошадинными. Одна лошадь - одна лошадинная сила, 10 лошадей имеют 10 лошадинных сил и т.д. а попробуем измерить "силу осмоса" Паскалями и сравнить ее с "силой вакуумного насоса".

Вы конечно знаете как работает одно из уникальных изобретений человека - вакуумный насос. Если нет, то внимательно посмотрите на анимацию сразу же после загрузки страницы. После того как поршень с помощью рычага поднимают вверх, под ним образуется вакуум и в этот момент со стороны поршня на поверхность воды ни что не действует. Но на поверхность жидкости вне насоса с большой силой давит атмосфера создавая так называемое атмосферное давление.

 

 

Еще Паскаль установил, что если на жидкость или газ произвести давление, то оно передается внутри жидкости во все стороны одинаково. В следстии этого давления вода и начинает подниматься за поршнем. Дальше вступают в работу клапаны. Когда мы опускаем поршень вниз, нижний клапан закрывается и недает воде вернуться назад, но зато открывается верхний клапан, и вода (жидкость) перекачивается из под поршня на его поверхность. При следующем подъеме которого, закрывается верхний клапан не позволяя жидкости сбежать вниз, а под поршнем снова создается разреженное пространство - вакуум и все повторяется сначала.

На первый взгляд может показаться, что так будет продолжаться до бесконечности, но не тут то было. Дело в том что чем выше столбик воды мы имеем тем большее давление она производит и в какой то момент времени вода находящаяся под поршнем станет давить с такой же силой как и атмосфера.

А раз давления сравняются, то жидкость не станет больше подниматься за поршнем как бы нам этого ни хотелось. Известно, что давление жидкости производимое на дно сосуда P прямопропорцонально произведению плотности p жидкости на ускорение свободного падения g и на высоту столба жидкости h. Нормальное атмосферное давление = 760 мм.рт.ст., что соответствует примерно 100 000 Па. или 0.1 МПа. что и показывает маноменетр на анимации. g можно принять за 9,8 м/с*с., а плотность чистой воды (без примесей) равна 1 000 кг/м.куб. Простой подсчет показывает, что столб воды восотой 10 метров (а если быть более точным то получим что-то около 10,34 м) оказывает такое же давление как и атмосфера. Отсюда следует, что нам не удастся вакуумным насосом поднять чистую воду на высоту более чем 10 м. А что же осмос, он на какую высоту может поднять воду, оказывается ни как не меньше чем на 115 метров. Откуда это известно?

предыдущая : продолжение