Почему вода течет?

В самом деле, почему? Да потому, конечно, что она жидкость. А почему жидкость? Ну, это уже все равно, что спрашивать, почему твердое тело — твердо и газ — газообразен. Но, оказывается, не совсем все равно. Ибо в объяснении твердости твердого и газообразности газа ученые физики пришли к вполне определенным и общим выводам, а что касается жидкостей, то…

КАК В АВТОБУСЕ

Как давно известно, в кристаллическом твердом теле молекулы и ионы выстраиваются в ряды, соблюдая строгий порядок. Он один и тот же на всей глубине тела, и в науке его принято изображать в виде пространственной решетки с материальными частицами в переплетениях — узлах. Это так называемый дальний порядок. Стоит его изменить, и вещество изменит свойство: станет мягче или тверже, потеряет форму, сожмется, расширится.

Решетка связывает движение мельчайших частиц тела. Они как бы соединены между собой пружинками, которые позволяют частицам лишь дрожать, колебаться по отношению друг к другу.

Совершенно иначе ведут себя молекулы газа. Они, словно пылинки в солнечном луче, вьются независимо одна от другой. Кажется, никаким законам не подчинено это беспорядочное движение. Но как оно ни хаотично, ученые смогли подсчитать среднюю скорость мельчайших частиц в газах. Первым научился это делать английский физик Д. К. Максвелл. Он рассуждал примерно так.

На улице города можно встретить и очень высоких людей и совсем маленьких. Но и тех и других сравнительно немного. В основном все жители какой-либо местности примерно одного роста.

Так и движение молекул газа. Некоторые развивают огромную скорость, часть молекул движется медленно. Однако у подавляющего большинства скорость примерно одинакова. Ее можно принять за среднюю.

У молекул водорода при обычной температуре она составляет два километра в секунду — больше 7000 километров в час. У молекулы кислорода всего 1800 километров в час. С жидкостью же пока дело обстоит иначе. Согласие между учеными далеко не достигнуто. Кажется, просто: сжатый или сильно охлажденный газ становится жидкостью, как и сильно нагретое твердое тело. Жидкость — среднее состояние. Но в чем ее внутренняя природа, как ведут себя в ней молекулы?

Пришли к выводу, что частицы жидкости, в отличие от газовых, связаны друг с другом. Но единого, общего для всего тела порядка они не образуют, а испытывают влияние только своих ближайших соседок и воздействуют только на них. Тут уже не дальний порядок связи, как в твердых кристаллических телах, а так называемый ближний. В переполненном автобусе нельзя сдвинуться с места, не потревожив ближайших соседей. Направляясь к выходу, поневоле «меняешь группы» окружающих людей. Примерно так же каждая отдельная молекула жидкости движется среди соседок.

Когда соседи все время одни и те же, ученые говорят о колебании молекулы около временного положения равновесия. Почему «временного»? Потому, что частицы не остаются постоянно в одинаковом же окружении, они перепрыгивают из одной группы соседей в другую — совершают, как говорят ученые, активированные скачки. Каждая молекула воды при комнатной температуре делает за секунду примерно 600 миллионов активированных скачков!

В спокойной жидкости они происходят одинаково во всех направлениях. То группа частиц и каждая из них в отдельности переместилась в одну сторону, то в другую. В общей массе направление скачков взаимно уравновешивается. Однако стоит приложить к жидкости какую-либо силу (избыток давления, силу тяжести, разность потенциалов), и равномерность скачков нарушается, частицы устремляются в одну сторону. Устремляются группами и в одиночку. Это и есть текучесть. От этого течет и вода.

Для того чтобы частицы жидкости могли совершать активизированные скачки, в ней должны быть пустоты. Существуют ли они на самом деле? Ведь если их нет, то приведенное выше объяснение текучести ошибочно. Что говорит об этом опыт? Поиски таких пустот были начаты очень давно.

В СЕРЕБРЯНОМ ШАРЕ

Флоренция. Старинные дворцы прищурились от яркого солнца резными глазницами окон. А внутри дворцовых покоев вот уже несколько часов неторопливо беседуют флорентийские академики. Один из них говорит:

— Можно ли объяснить текучесть жидкости тем, что в ней есть невидимые поры? Правда ли, что стремясь заполнить их, жидкость и расплывается? Это утверждение, на наш взгляд, ошибочно. Доказательства? Вот они. Перед вами серебряный шар. Он наполнен водой. Ей некуда вытечь, так как шар закупорен герметически. Попробуем ударить по шару тяжелым молотком. Если бы в воде были поры, она бы от удара сжалась, а на шаре образовались бы вмятины.

Молоток с силой опустился на серебряную поверхность. Раз, второй, третий… На шаре появились светлые пятнышки. Академик торжествующе дотронулся до одного из них. Это были крошечные водяные капельки.

Опыт повторили. И снова после ударов на поверхности шара выступали слезы. Серебро пропускало воду! Но как? Ведь оно не губка и не пористая пемза. Напрашивался единственный вывод: в металле есть мельчайшие пустоты.

А в жидкости? Раз воде было легче пробить металл, чем сжаться, значит в ней не нашлось никаких пустот? Выходит так? И долгое время физики считали воду несжимаемой, лишенной каких бы то ни было внутренних пор. Лишь в середине восемнадцатого столетия французский физик Контон доказал, что и вода сжимается, хотя совсем незначительно.

Надо приложить давление в 1000 атмосфер, чтобы уменьшить объем воды всего на одну двадцать пятую. Значит, «поры» в жидкости все-таки существуют, молекулы в ней «упакованы» не самым плотным из всех возможных способов!

Но какие это пустоты? Как расположены молекулы в группах «ближнего порядка»? И даже (но об этом — чуть дальше) именно ли пустоты играют роль причины текучести? В поисках ответа на эти вопросы были разработаны сложные теории, выдвинуты десятки гипотез. Тут и «теория дырок» (как ее называют на научном просторечии), и «теория ячеек», и кинетически-мультиплетно-контактная теория и многие другие. Независимо от простоты или сложности названия все они довольно сложны по существу. Многие из них предполагают, что в течение очень коротких отрезков времени и в небольших объемах молекулярная структура жидкости представляет собой подобие кристаллической решетки твердого тела. Эти построения из молекул то и дело разрушаются, молекулы собираются в новые правильные группы, и жидкость течет.

Один из сторонников таких взглядов, ученый Г. В. Стьюарт сравнивает жидкость со стадом свиней. Животные то и дело собираются в постоянно меняющиеся группы. Группы внутри стада то растут, то уменьшаются. Расстояния между ними, то сокращаются, то увеличиваются. И все-таки это порядок, имеющий определенное построение. Часть физиков считает, что упорядоченность в жидкости, в известной мере, подобна порядку в соответствующем ей твердом теле. Так, расположение мельчайших частиц раствора поваренной соли сходно со строением кристаллов хлористого натрия. Молекулы воды образуют фигуры, похожие на кристаллы льда.

ТАИНСТВЕННЫЕ МНОГОГРАННИКИ

Но действительно ли жидкости настолько близки к твердым телам? Против этого решительно возражает известный английский ученый Дж. Д. Бернал, который вообще отрицает все так называемые кристаллические теории жидкостей. Он убежден, что жидкость — это однородное (в отличие от гипотезы Стьюарта) и связанное силами сцепления построение молекул. Никаких кристаллических участков или «дырок» достаточно крупных, чтобы в них могли бы поместиться какие-либо молекулы, в ней нет. Вопреки тому, что жидкость сжимается!

Не создают молекулы жидкости и каких-нибудь одинаковых фигур. Но как же тогда жидкость течет? Бернал рассуждает следующим образом. У каждой молекулы жидкости есть 8—12 непосредственно соприкасающихся с ней соседей. Значит, вместе они должны составить фигуры с таким же количеством граней. Но какие? Ведь существуют 46 многогранников, у которых число граней доходит до 12. И есть сотни полторы разных многогранников с 14 гранями. Да и каждая грань не похожа на свою соседку. Мало того, что это могут быть и треугольники, и квадраты, и другие многоугольники. Дело еще в том, что они могут иметь разные стороны. Тогда все эти многоугольники даже при одинаковом количестве углов будут отличаться друг от друга. Высчитать точно, в какие многогранники, с какими гранями, под какими углами сложатся молекулы в капле жидкости очень трудно. И поэтому Бернал пошел по другому пути — решил воспроизвести в грубой форме молекулярную модель жидкости.

Вы можете, при желании, повторить его опыт. Сделайте из пластилина десятка два-три маленьких комочков, обваляйте их в меле и сожмите в один ком. Теперь давайте посмотрим, в какие фигурки превратились комочки при плотной их упаковке.

Видимо у вас, как и у Бернала, получится что-то схожее с неправильными многогранниками. Причем грани в одной фигуре будут разительно отличаться одна от другой. Такого не может быть в кристалле. В этом, по Берналу, и заключается главное отличие структуры жидкости от структуры твердого тела.

Теперь вспомните, что жидкость находится в постоянном движении. Значит, и многогранники и отдельные грани все время меняются. Треугольники превращаются в параллелепипеды, пятиугольники приобретают еще один угол. В других случаях, наоборот, углов становится меньше, грани сдваиваются, страиваются. Этим беспрестанным изменением объемных форм внутри жидкости и объясняет Бернал ее непрерывное течение.

Итак, новый геометрический подход принес новую интересную гипотезу, воскрешающую в какой-то мере старые идеи флорентийских мудрецов. Однако спор далеко не кончен. Общепринятой теории жидкости, согласного ответа на вопрос «почему вода течет?» в науке еще нет. И добыть его далеко не просто.

Кстати, вот что любопытно: большинство теоретиков склонно приближать жидкость скорее к твердому телу, чем к газу. А в практике инженеры и ученые-экспериментаторы применяют к жидкостям формулы, характеризующие тяжелые газы. Странное противоречие! Его тоже должно разрешить будущее. И результаты этого спора будут иметь не только чисто научный, познавательный интерес. В нем кровно заинтересованы и физико-химики, и геологи, и металлурги. Уточнение молекулярно-кинетической модели жидкости может принести пользу в сталеплавлении, гидромеханике, поиске редкоземельных элементов, добыче нефти и во многих других областях науки и техники.

Автор: Г. Вершубский.

P. S. О чем еще говорят британские ученые: о том, что теперь, когда мы разобрались в физических механизмах текучести воды можно и сказать пару слов о ее качестве. Вода должны быть качественной и максимальной чистой, такая, к примеру, вода Аляска в Киеве. Приобретая ее, вы можете быть уверены, что пьете настоящую воду, обогащенную всеми необходимыми природными элементами.

Почему вода течет из родника?

Вода, которая вытекает из родников, когда-то выпала в виде дождя. Дождевая вода впитывается в землю и проникает в скальный грунт по трещинам. Конечно, часть воды остается у поверхности и испаряется в воздух, а также поглощается растениями через их корневую систему.

Остальная вода под воздействием силы тяжести опускается вниз настолько, насколько позволяет скальный грунт. Глубоко под землей на различной глубине имеются участки, где все пустоты скального грунта заполнены водой. Такие участки называют «зоной подземных вод». Верхний уровень таких вод называют «уровень воды» (граница водоносного слоя).

Родник образуется тогда, когда для воды находится естественное отверстие в земле, расположенное ниже уровня этого слоя воды. Вот почему многие родники расположены в долинах или в других низких местах. Грунтовые воды вытекают через родники по скальным пустотам по дну или по склонам подобных низин. Родник тоже подчиняется силе тяжести: вода течет сверху вниз.

Некоторые родники питаются водой из водоносного слоя. Они действуют круглый год и называются «постоянными». У других родников их канал, соединяющий поверхность с водоносным слоем, расположен в непосредственной близости от верхнего уровня воды этого слоя. Такие родники действуют только во время дождей, когда уровень воды повышается. Их называют «пульсирующими».

Родниковая вода проходит сквозь скальный грунт под землей, поэтому она содержит некоторые минералы, такие, как сера, известь. Источники, вода которых содержит значительные объемы минеральных солей, называются минеральными источниками.

В некоторых районах, особенно там, где была вулканическая деятельность, вода соприкасается с нагретыми подземными скальными породами. Подобные источники называют «термальными».

Артезианский колодец отличается от источника. В таком колодце дождевая вода просачивается вниз до тех пор, пока не достигнет слоя пористых пород, расположенного между двумя слоями монолитных скал. Эта вода находится под давлением со всех сторон, и когда в этом месте бурят скважину, вода с силой вырывается наружу. Скважину следует бурить в том месте, которое ниже той точки, где вода проникает в землю.

Почему течет вода?

Вода окружает нас повсюду: на работе, на отдыхе, на улице, в квартире.

Человеческая жизнь зарождается в воде и организм человека на 90% состоит из жидкости. Поэтому вода является жизненно важным элементом. Мы настолько привыкли к ее присутствию, что даже не задумываемся, как и почему течет вода.

Течение воды в природе

Принцип круговорота воды в природе известен еще со школьной скамьи. Вода опускается на землю сверху в виде дождя, снега, града, а, испаряясь, медленно возвращается на небо и скапливается в тучах. Благодаря таким циклическим перемещениям количество воды на планете остается неизменным. Но почему текут реки? Что движет течением воды в морях и океанах?

Течение рек

Вода в реке находится в постоянном движении: от бурного до незаметного невооруженным глазом. Такое явление объясняется элементарными законами физики.

Каждый небольшой ручеек и огромная река имеют начало и конец. Истоком реки может служить озеро, подземный источник или другой водоем. Водный ресурс, в который впадает река, называется устьем. Между истоком и устьем могут пролегать тысячи километров. Поскольку исток всегда находится выше уровня устья, вода по закону земной гравитации и благодаря своей текучести стекает вниз.

Течение воды в морях и океанах

Существует несколько причин движения вод в мировом океане.

• космические – вращение Земли, лунные приливы и отливы;
• разность плотностей воды – различие температуры и солености;
• ветра – обуславливают возникновение течений на всей глубине океана.

Почему течет вода из крана

Поднять воду вверх наперекор закону притяжения для использования в своих целях пытались еще древние римляне, применяя акведуки. Сейчас перекачка воды в краны наших квартир осуществляется с помощью насосов и представляет собой трудоемкий процесс.

Водозабор производится через трубу, проложенную в глубине водоема. На ее конце установлена решетка для фильтрации водорослей и крупного мусора. Из трубы вода перекачивается в специальные отстойники, где очищается от песка, глины и иловых отложений. После первичной очистки вода поступает для обеззараживания в бассейны, в которых производится ее фильтрация, хлорирование и озонирование.

Готовая к употреблению вода насосами перекачивается на водораспределительную станцию, а оттуда по трубам – в краны потребителей.

Закручивание воды при стоке — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Закру́чивание воды́ при сто́ке — «факт», основанный на наблюдении движения воды в водовороте, возникающем при её стоке в сливное отверстие раковины или ванны. Существует широко распространённое мнение, что вода закручивается в разных направлениях в Южном и Северном полушариях Земли, что объясняется вращением Земли и действием силы Кориолиса.

Согласно некоторым заблуждениям, человек, находящийся, например, в душевой кабине на морском судне, по изменению направления вращения воды при сливе якобы смог бы определить пересечение судном экватора. Критики этого утверждения заявляют, что и в Южном, и в Северном полушарии воронка в обыкновенной раковине может закручиваться как по часовой, так и против часовой стрелки в зависимости от геометрии потоков в жидкости, индивидуальных особенностей геометрии конкретной ванны, структуры её поверхности (например, шероховатости) и конфигурации канализационной системы. Они объясняют это тем, что для данного явления число Россби слишком велико, то есть масштаб явления слишком мал, чтобы на него в значительной степени повлиял эффект Кориолиса.

На практике эффект проявляется лишь в тщательно спланированных экспериментах, проведённых вдали от экватора, в которых используются строго симметричные сосуды, многочасовой отстой жидкости перед измерением, контроль внешних условий (стабильность температуры и отсутствие потоков воздуха).^[1]

В лабораторных экспериментах, в которых принимались специальные меры предосторожности для исключения случайных возмущений (строго выдерживалась симметричность формы сосуда, жидкость перед сливом отстаивалась в течение длительного времени, предотвращалось воздействие воздушных потоков), было подтверждено^[2][3], что как в Северном^[4][5][6], так и в Южном^[7] полушариях жидкость получает вращение, предсказываемое теорией. Киносъёмка одного из таких экспериментов вошла в серию учебных фильмов по гидромеханике, снятых Национальным комитетом по фильмам по гидромеханике^[8]. В некоторых экспериментах^[9] наблюдалось изменение направления вращения жидкости при приближении поверхности жидкости ко дну сосуда.

Для опытов в домашних условиях (слив воды из ванны) экспериментальные данные различны. Есть наблюдение, что в идеальных условиях, при должной аккуратности и соответствующих приготовлениях можно наблюдать эффект закручивания, обусловленный только лишь силой Кориолиса, и в домашних условиях^[10] — в Северном полушарии вода будет закручиваться против часовой стрелки, а в Южном — по часовой, однако в тексте статьи не приводится данных о том, что эксперимент проводился для нескольких ванн, поэтому направление вращения может быть связано со случайной асимметрией конкретного сосуда.

В известном учебнике по гидродинамике Милн-Томсона утверждается, что направление вращения зависит от температуры воды^[11], хотя, возможно, это наблюдение может быть связано с тем, что заполнение ванны горячей и холодной водой происходило через разные краны, что могло приводить к небольшим начальным закручиваниям разного направления.

Известны сообщения о прямом экспериментальном доказательстве отсутствия преобладающего направления закручивания для истечения из ванн^[12][13]. Кроме этого, в пользу равновероятности левого и правого закручивания для большого числа ванн говорят эксперименты с истечением жидкости из сосудов с неодинаковой степенью шероховатости отдельных участков дна и стенок и несимметричным расположением сливного отверстия^[14], а также эксперименты по моделированию похожего явления — генерации восходящих воздушных вихрей при нагреве подстилающей поверхности^[15].

Роль неустойчивости в определении направления[править | править код]

Существует также мнение о том, что в эксперименте нельзя наблюдать эффект закручивания, обусловленный только лишь силой Кориолиса, потому что при определенных числах Рейнольдса в аксиальном течении всегда возникает неустойчивость^[16], которая ведёт к возникновению вращения по часовой или против часовой стрелки с равной вероятностью.

1. ↑ Can somebody finally settle this question: Does water flowing down a drain spin in different directions depending on which hemisphere you’re in? And if so, why? // SciAm, 2001: » Even in a tub having a perfectly symmetric drain, the circulation direction will be primarily influenced by any residual currents in the bathtub left over from the time when it was filled. It can take more than a day for such residual currents to subside completely. If all extraneous influences (including air currents) can be reduced below a certain level, one apparently can observe »
2. ↑ Letters to editor // Am. J. Phys.. — 1994. — Т. 62, № 12. — С. 1063. Архивировано 20 июля 2013 года.
3. ↑ Уокер Дж. Физический фейерверк. — М.: Мир, 1988. — С. 98, 215-216. — 298 с.
4. ↑ Turmlitz O. Ein neuerphysikalischer Beweis der Achsendrehung der Erde // S.B.Akad. Wiss. Wein, Abt. IIa. — 1908. — Т. 117. — С. 819.
5. ↑ Shapiro A. H. Buth-tub vortex // Nature. — 1962. — Т. 196. — С. 1080—1081.
6. ↑ Binnie A. M. Some experiments on the bath-tub vortex // J. Mech. Eng. Sci.. — 1964. — Т. 6. — С. 256—257.
7. ↑ Trefethen L. M., Bilger R. W., Fink P. T., Luxton R. E., Tanner R. I. The Bath-Tub Vortex in the Southern Hemisphere // Nature. — 1965. — Т. 207, вып. 5001. — С. 1084—1085.
8. ↑ National Committee for Fluid Mechanics Films (NCFMF). Комментарии в методическом пособии к фильму: Shapiro A. H. Film notes for «Vorticity». — 1969. — С. 5—6. — 12 с.
9. ↑ Sibulkin M. A note on the bathtub vortex // Journal of Fluid Mechanics. — 1962. — Т. 14. — С. 21—24.
10. ↑ В. Сурдин. Ванна и закон Бэра // Квант. — 2003. — № 3. — С. 12—14.
11. ↑ «Время от времени возникает дискуссия относительно того, является ли направление вращения вихря, который часто можно наблюдать при вытекании воды из ванны, различным в северном и южном полушариях Земли. Нетрудно проверить экспериментально, что можно получить любое направление вращения этого вихря в зависимости от того, наполнена ли ванна горячей или холодной водой. В горячей и в холодной воде, движущейся вблизи границы, возникают вихри противоположного направления» (Милн-Томсон Л. М. Теоретическая гидродинамика. — М.: Мир, 1964. — С. 534. — 656 с.).
12. ↑ «Желая удостовериться в этом, я года два назад организовал с читателями одного из наших научно-популярных журналов коллективную проверку утверждения акад. Д. Граве. Каждый из участников этой работы должен был проследить десяток раз, в каком направлении вращается воронка, образующаяся при вытекании воды из ванны, умывальника и подобных резервуаров, и прислать мне сообщение, сколько раз из десяти случаев наблюдалось вращение против часовой стрелки. Хотя в анкете участвовало сравнительно небольшое число читателей, все же, сопоставляя полученный материал, можно было заключить, что преобладания вращения в сторону против часовой стрелки замечено не было» (Перельман Я.И. Знаете ли вы физику?. — М.: Наука, 1992. — С. 92. — 272 с. — ISBN 5-02-014446-0.).
13. ↑ Известно сообщение (которое, возможно, является частью научного фольклора) о том, что известный гидродинамик Г. Ю. Степанов связался с большим числом своих коллег и попросил их определить направление вращения воронки в их ваннах. Утверждалось, что число ванн с левым и правым вращением воронок было примерно одинаковым.
14. ↑ Карликов В. П., Розин А. В., Толоконников С. Л. К проблеме воронкообразования при истечении жидкостей из сосудов // Известия РАН. Механика жидкости и газа. — 2008. — № 3. — С. 140—151.
15. ↑ «Многократное повторение экспериментов на различных режимах позволили [так в оригинале] сделать следующие выводы. <…> Преимущественного направления вращения наблюдаемых вихрей обнаружено не было». (Вараксин А. Ю., Ромаш М. Э., Копейцев В. Н. Торнадо. — М.: Физматлит, 2011. — С. 236. — 344 с.)
16. ↑ T. Kawakubo, Y. Tsuchiya, M. Sugaya, K. Matsumura. Formation of a vortex around a sink: a kind of phase transition in a nonequilibrium open system // Phys. Lett.. — 1978. — № 68A. — С. 65.

Может ли вода течь вверх?

ВВЕДЕНИЕ.

Что такое вода?

Этот вопрос совсем не так неразумен, как это может показаться. В самом деле, разве вода — это только та бесцветная жидкость, что налита в стакан? Океан, покрывающий почти всю нашу планету, всю нашу чудесную Землю, в котором миллионы лет назад зародилась жизнь, — это вода. Тучи, облака, туманы, несущие влагу всему живому на земной поверхности, — это ведь тоже вода. Бескрайние ледяные пустыни полярных областей, снеговые покровы, застилающие почти половину планеты, — и это вода. Прекрасно, невоспроизводимо бесконечное многообразие красок солнечного заката, его золотых и багряных переливов; торжественны и нежны краски небосвода при восходе солнца. Этот великий художник природы — вода. Кроме того, разве все секреты воды открыты учеными? На этот вопрос сможет ответить только время. Почему нас заинтересовала вода?

Мы хотим узнать, может ли вода течь вверх?

Гипотеза: вода может течь вверх.

Цель исследования: исследовать, может ли вода течь вверх.

Задачи:

1. Изучить информацию о свойствах воды, используя научно–популярную литературу;
2. Провести физические опыты по исследованию свойств воды;
3. Выяснить, когда и при каких условиях вода поднимается вверх;
4. Сформулировать выводы.

При подготовке работы была изучена различная литература, изучены материалы Интернет–сайтов, применены знания, полученные на уроках окружающего мира и на кружке “Калейдоскоп наук”, проведен ряд опытов.

ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Действие силы тяжести

Если вы выпустите книгу из рук, она неизбежно упадет на пол. “Виновата” в этом сила тяжести, которая притягивает все без исключения объекты к центру Земли. А подняв упавшую книгу, вы заметите, что ее внешний вид нисколько не изменился. Она – твердая, а твердые предметы сохраняют свою первоначальную форму. Если, конечно, не прикладывать к ним какую – либо специальную силу.

Теперь представьте себе, что упала не книга, а стакан с водой. Вода выплеснется и в беспорядке растечется. В самом деле, жидкость собственной формы не имеет. Она лишь занимает тот объем, ту форму, в которую налита. Все та же сила тяжести заставляет ее стремиться к самой низкой точке. Одним словом, где вода — там самое низкое место. Почему реки впадают в море? Просто уровень воды в морях ниже. Любая река как бы наклонена к тому морю, в которое она впадает. Ярким доказательством тому, что вода притягивается к Земле и стремится занять самый низкий уровень, являются водопады.

Сообщающиеся сосуды

Конечно, в обычном состоянии вода не сможет подниматься по склону, тем не менее, инженерам удалось заставить ее пересекать горные перевалы. Для этого оказалось достаточным… поместить воду в трубы. Именно так! Вода, бегущая в трубе со склона, давит на массы воды в трубе, поднимающейся в гору. И они, эти тысячи тонн воды, текут вверх! Правда, выше головы не прыгнешь: вода не поднимется выше своего первоначального уровня – высоты первой горы, с которой стекает. Но человек всегда найдет возможность сделать ту точку, из которой вытекает вода, самой высокой, и тогда никакие перевалы ему не страшны!

ЧЕГО НЕ ЗНАЛИ ДРЕВНИЕ?

Жители современного Рима до сих пор пользуются остатками водопровода, построенного еще древними: солидно возводили римские рабы водопроводные сооружения.

Не то приходится сказать о познаниях римских инженеров, руководивших этими работами; они явно недостаточно были знакомы с основами физики. Взгляните на прилагаемый рисунок, воспроизведенный с картины Германского музея в Мюнхене. Вы видите, что римский водопровод прокладывался не в земле, а над ней, на высоких каменных столбах. Для чего это делалось? Разве не проще было прокладывать в земле трубы, как делается теперь? Конечно, проще, но римские инженеры того времени имели весьма смутное представление о законах сообщающихся сосудов. Они опасались, что в водоемах, соединенных очень длинной трубой, вода не установится на одинаковом уровне. Если трубы проложены в земле, следуя уклонам почвы, то в некоторых участках вода должна течь вверх, — и вот римляне боялись, что вода вверх не потечет. Поэтому они обычно придавали водопроводным трубам равномерный уклон вниз на всем их пути (а для этого требовалось нередко либо вести воду в обход, либо возводить высокие арочные подпоры). Одна из римских труб, Аква Марциа, имеет в длину 100 км, между тем как прямое расстояние между ее концами вдвое меньше. Полсотни километров каменной кладки пришлось проложить из–за незнания элементарного закона физики!

ЧЕГО НЕ ЗНАЛИ МЫ?

Исследуя проблему воды, мы столкнулись с задачей. Перед нами было два кофейника одинаковой ширины: один высокий, другой — низкий. Какой из них вместительнее? В какой из этих кофейников можно налить больше жидкости?

Мы, не подумав, решили, что высокий кофейник вместительнее низкого. Однако когда стал лить жидкость в высокий кофейник, то налили его только до уровня отверстия его носика — дальше вода начала выливаться. А так как отверстия носика у обоих кофейников на одной высоте, то низкий кофейник оказался столь же вместительным, как и высокий с коротким носиком.

Это и понятно: в кофейнике и в трубке носика, как во всяких сообщающихся сосудах, жидкость должна стоять на одинаковом уровне, несмотря на то, что жидкость в носике весит гораздо меньше, чем в остальной части кофейника. Если же носик недостаточно высок, вы никак не нальете кофейник доверху: вода будет выливаться. Обычно носик устраивается даже выше краев кофейника, чтобы сосуд можно было немного наклонять, не выливая содержимого.

Капиллярные явления

При определенных обстоятельствах вода способна самопроизвольно подниматься вверх. Если поместить достаточно тонкую трубку (например, соломинку) в сосуд с водой, уровень воды в трубке поднимается выше уровня воды в сосуде. Разница между уровнями воды в сосуде и в трубке будет тем больше, чем меньше внутренний диаметр трубки. Способность воды подниматься в трубке с достаточно узким каналом – один из примеров, так называемых капиллярных явлений, благодаря которым растения способны доставлять воду из почвы к ветвям и листьям. Эти же явления помогают крови циркулировать в человеческом теле, особенно в капиллярах – мельчайших кровеносных и лимфатических сосудах. Кроме того, это происходит всегда и повсеместно. Сама поднимается вода вверх в почве, смачивая всю толщу земли от уровня грунтовых вод. Сама поднимается вода вверх по капиллярным сосудам дерева и помогает растению доставлять растворенные питательные вещества на большую высоту — от глубоко скрытых в земле корней к листьям и плодам. Сама движется вода вверх в порах промокательной бумаги, когда нам приходится высушивать кляксу, или в ткани полотенца, когда вытираем лицо.

Атмосферное давление

В старину – в 17–18 веках – вельможи забавлялись следующей поучительной игрушкой: изготовляли кувшин, в верхней части которой имелись крупные узорчатые вырезы. Такой кувшин, налитый вином, предлагали незнатному гостю, над которым можно было безнаказанно посмеяться. Как пить из нее? Наклонить нельзя: вино польется из множества отверстий, а до рта не достигнет ни капли. Случится, как в сказке:

Мед, пиво пил,
Да усы лишь обмочил.
–Как выпить содержимое?

Надо заткнуть отверстие В, взять в рот носик и втянуть в себя жидкость, не наклоняя сосуда. Вино поднимется через отверстие Е по каналу внутри ручки, далее по его продолжению С внутри верхнего края кувшина и достигнет носика.

ПРАКТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

Для выяснения того, как вода может течь вверх, мы провели ряд опытов.

Свои наблюдения мы занесли в таблицу:

Опыт 1 – с фонтаном

Для наблюдения используется опытный макет фонтана (два сообщающихся сосуда, соединенных резиновой трубкой). В один из сосудов (резервуар) наливается вода. Другой сосуд имеет отверстие, из которого “бьет фонтан”. Резервуар с водой опускается вниз и поднимается вверх. Вода в сообщающихся сосудах устанавливается на одинаковом уровне. Если резервуар поднимать, то вода сама поднимается вверх (из фонтана).

Опыт 2 – с цветком

Для опыта отбираются несколько цветков на стебле. В воде растворяется марганцево–кислый калий. Вода подкрашивается для того, чтобы можно было наблюдать за поднятием жидкости по стеблю. В подкрашенную воду опускаются цветы. Через некоторое время становится заметно, что подкрашенная вода сама поднимается вверх по стеблю. Ей помогает в этом атмосферное давление. При этом наблюдаются капиллярные явления. Через продолжительное время подкрашенная вода проникает даже в цветы.

Опыт 3 – с пробиркой

Для опыта используется: пробирка химическая, сосуд с горячей водой, сосуд с холодной подкрашенной водой.

Пробирка опускается в горячую воду так, чтобы открытый конец был вверху. Воздух в пробирке некоторое время прогревается. Затем открытый конец пробирки закрывается пластилином или большим пальцем. Пробирка очень быстро переворачивается и опускается в сосуд с холодной водой. Холодная вода сама начинает подниматься вверх. В этом воде помогает атмосферное давление.

В горячей воде воздух в пробирке прогревается, расширяется, частично выходит из пробирки. В холодной воде воздух сжимается. Атмосферное давление подталкивает воду в пробирку.

Опыт 4 – со шприцем

Для опыта используется: шприц демонстрационный или медицинский и сосуд с подкрашенной водой.

Вначале опыта поршень шприца до упора продвигается к отверстию шприца. После этого отверстие шприца опускается в подкрашенную воду. Поршень подтягивается вверх. Вода сама начинает подниматься вверх за поршнем.

В этом воде помогает атмосферное давление, которое подталкивает воду в разреженное пространство.

Опыт 5 – с сообщающимися сосудами

Для проведения опыта используются: электрическая плитка, теплоприемник, манометр, резиновая трубка, подкрашенная жидкость.

В сообщающиеся сосуды манометра наливается подкрашенная вода. Вода устанавливается на одинаковом уровне в обоих сосудах. Один из сообщающихся сосудов соединяется с теплоприемником резиновой трубкой. Разогретая электрическая плитка располагается напротив теплоприемника. Вода в одной из трубок сама начинает подниматься.

От разогретой плитки к теплоприемнику доходят тепловые лучи. Воздух в теплоприемнике нагревается, расширяется, давит на воздух над жидкостью в том сосуде, который соединен резиновой трубкой с теплоприемником. В этой трубочке вода начинает опускаться, а в другой трубке вода начинает подниматься.

Опыт 6 – с термометром

При проведении опыта сначала нужно рассмотреть шкалу термометра и определить температуру воздуха. Резервуар термометра удерживать некоторое время в ладони или опустить в горячую воду. Жидкость сама поднимается вверх по столбику. Резервуар термометра опустить в лед. Жидкость сама опускается.

При нагревании жидкость расширяется и поднимается по столбику. При охлаждении объем жидкости уменьшается, и жидкость опускается вниз.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Все ли свойства воды понятны ученым!

Конечно, нет! Вода — загадочное вещество.

Недавно было обнаружено новое необыкновенное явление. Оказалось, что вода на Земле изменяет свою природу в зависимости от того, что происходит на Солнце и в космосе. Было замечено, что космические причины влияют на характер протекания в воде некоторых химических процессов, например на скорость появления осадков. Почему — неизвестно.

Многие наблюдения и факты говорят о том, что талая вода обладает особыми свойствами — она более благоприятна для развития живых организмов. Почему — тоже неизвестно.

Но для себя мы поняли, что:

— вода может двигаться вверх;
— вода может подниматься благодаря атмосферному давлению, например, в сообщающихся сосудах или капиллярах.

Можно не сомневаться, что все загадки будут успешно разрешены наукой. Будет открыто еще немало новых, более удивительных загадочных свойств воды — самого необыкновенного вещества в мире.

Литература

1. Всё обо всём. Популярная энциклопедия для детей.– М.: Слово, 1994.
2. Перельман Я. И. Занимательная физика. Книга 2.– М.: Наука, 1979.

Интернет–ресурсы

1. http://potomy.ru/things/149.html
2. http://www.aquaexpert.ru/enc/termin/water/
3. http://the-mostly.narod.ru/misc/fontain.html
4. http://brainmystery.ru/kogda-voda-techet-vverx/
5. http://www.origins.org.ua/page.php?id_story=263
6. http://class-fizika.narod.ru/p135.htm

Работу выполнили:

1. Камьянов Иван, 2–а класс
2. Митина Мария, 2–а класс

Руководители:

1. Беляевская Т.Я., учитель начальных классов
2. Дубас С.П., учитель физики

МОУ СОШ № 12 ЗАТО Шиханы Саратовской области

ПОЧЕМУ ВОДА ТЕЧЕТ ИЗ РОДНИКА?

ВОДА, которая вытекает из родников, когда-то выпала в виде дождя. Дождевая вода впитывается I в землю и проникает в скальный грунт по трещи­нам. Конечно, часть воды остается у поверхности и испаряется в воздух, а также поглощается растениями через их корневую систему.

Остальная вода под воздействием силы тяже­сти опускается вниз настолько, насколько позво­ляет скальный грунт. Глубоко под землей на раз­личной глубине имеются участки, где все пустоты скального грунта заполнены водой. Такие участки называют «зоной подземных вод». Верхний уро­вень таких вод называют «уровень воды» (граница водоносного слоя).

Родник образуется тогда, когда для воды нахо­дится естественное отверстие в земле, располо­женное ниже уровня этого слоя воды. Вот почему многие родники расположены в долинах или в других низких местах. Грунтовые воды вытекают через родники по скальным пустотам по дну или по склонам подобных низин. Родник тоже подчи­няется силе тяжести: вода течет сверху вниз.

Некоторые родники питаются водой из водо­носного слоя. Они действуют круглый год и называются «постоянными». У других родников их ка­нал, соединяющий поверхность с водоносным слоем, расположен в непосредственной близости от верхнего уровня воды этого слоя. Такие род­ники действуют только во время дождей, когда уровень воды повышается. Их называют «пульси­рующими».

Родниковая вода проходит сквозь скальный грунт под землей, поэтому она содержит некото­рые минералы, такие, как сера, известь. Источни­ки, вода которых содержит значительные объемы минеральных солей, называются минеральными источниками.

В некоторых районах, особенно там, где была вулканическая деятельность, вода соприкасается с нагретыми подземными скальными породами. По­добные источники называют «термальными»

Артезианский колодец отличается от источни­ка. В таком колодце дождевая вода просачивается вниз до тех пор, пока не достигнет слоя пористых пород, расположенного между двумя слоями мо­нолитных скал. Эта вода находится под давлением со всех сторон, и когда в этом месте бурят сква­жину, вода с силой вырывается наружу. Скважи­ну следует бурить в том месте, которое ниже той точки, где вода проникает в землю.

 

Почему из кондиционера течет вода? Почему течет вода

Почему течет вода?

Вода окружает нас повсюду: на работе, на отдыхе, на улице, в квартире.

Человеческая жизнь зарождается в воде и организм человека на 90% состоит из жидкости. Поэтому вода является жизненно важным элементом. Мы настолько привыкли к ее присутствию, что даже не задумываемся, как и почему течет вода.

Течение воды в природе

Принцип круговорота воды в природе известен еще со школьной скамьи. Вода опускается на землю сверху в виде дождя, снега, града, а, испаряясь, медленно возвращается на небо и скапливается в тучах. Благодаря таким циклическим перемещениям количество воды на планете остается неизменным. Но почему текут реки? Что движет течением воды в морях и океанах?

Течение рек

Вода в реке находится в постоянном движении: от бурного до незаметного невооруженным глазом. Такое явление объясняется элементарными законами физики.

Каждый небольшой ручеек и огромная река имеют начало и конец. Истоком реки может служить озеро, подземный источник или другой водоем. Водный ресурс, в который впадает река, называется устьем. Между истоком и устьем могут пролегать тысячи километров. Поскольку исток всегда находится выше уровня устья, вода по закону земной гравитации и благодаря своей текучести стекает вниз.

Течение воды в морях и океанах

Существует несколько причин движения вод в мировом океане.

• космические – вращение Земли, лунные приливы и отливы;
• разность плотностей воды – различие температуры и солености;
• ветра – обуславливают возникновение течений на всей глубине океана.

Почему течет вода из крана

Поднять воду вверх наперекор закону притяжения для использования в своих целях пытались еще древние римляне, применяя акведуки. Сейчас перекачка воды в краны наших квартир осуществляется с помощью насосов и представляет собой трудоемкий процесс.

Водозабор производится через трубу, проложенную в глубине водоема. На ее конце установлена решетка для фильтрации водорослей и крупного мусора. Из трубы вода перекачивается в специальные отстойники, где очищается от песка, глины и иловых отложений. После первичной очистки вода поступает для обеззараживания в бассейны, в которых производится ее фильтра

elhow.ru

Почему течет вода

 

Вытекающая из родников вода, в свое время выпала в виде дождей. Дождевой воде предстоит впитаться в землю и проникнуть сквозь трещины в скальный грунт. Естественно, некоторое количество воды остается у земной поверхности и будет испаряться в воздух, и кроме того, растения будут поглощать воду  через свою корневую систему.

Оставшееся количество воды под действием силы тяжести опустится вниз настолько, насколько это позволит скальный грунт.

 

На большом расстоянии под землей на разных глубинах есть участки, в которых все пустые участки скального грунта заполняются водой. Эти пустоты называются «зонами подземных вод». Такие воды имеют верхний уро­вень, называемый «уровнем воды» (границей водоносного слоя).

Если находится в земле для воды какое-нибудь естественное отверстие, в этом случае  образуется родник. Это отверстие должно быть расположено ниже, чем уровень водоносного слоя. Именно поэтому множество родников располагаются в долинах или низких местах. В этих местах грунтовые воды будут вытекать через родник по скальным пустым участкам по дну или по склону таких низин.

Кроме того, родник также подвергается силе тяжести: вода будет течь сверху вниз. Иногда родники подпитываются из водоносного слоя. Это родники, действующие круглый год и называемые «постоянными». Иные родники имеют канал, который соединяет поверхность родника с водоносным слоем, располагается он очень близко от водоносного слоя. Эти роднички действуют лишь в период дождей, если уровень воды повысился. Они называются «пульсирующие».

Родниковая вода поступает под землю через скальный грунт, в ней содержатся некоторые минералы, например, известь, сера. Источники, в воде которых содержится большое количество минеральных солей, получили название «минеральные источники». В районах, в которых была в свое время вулканическая деятельность, вода будет соприкасаться с подземными нагретыми породами. Эти источники называются «термальные».

Источник и артезианский колодец – это разные вещи. В артезианском колодце вода после дождя просачивается вниз, достигая пористых пород, которые расположены между монолитными скалами. Эта вода под давлением абсолютно со всех сторон, поэтому, когда начинают бурить скважину в этом месте, вода с силой начинает вырываться наружу. Скважина должна буриться ниже той точки, в которой вода проникает в землю.

 

11.08.2018

mjjm.ru

Из кондиционера течет вода — признак неисправности

Установленная сплит-система работает эффективно долгое время при условии, что монтаж произведен качественно, устройство исправно, техническое обслуживание производится своевременно. Несоблюдение правил эксплуатации, последующего ухода приводит к неприятным последствиям, например, из кондиционера течет вода в комнату. Причин этому может быть несколько. Рассмотрим основные из них.

 

Почему из кондиционера течет конденсат?

Образование влаги внутри комнатного сплит-блока – свидетельство исправной, качественной работы климатического оборудования. Проходящий по медному контуру фреон в испарителе нагревается, отдавая комнатному воздуху холод и забирая его тепло. Этот процесс сопровождается конденсацией на поверхности теплообменника.

Блок климат-устройства комплектуется дренажной системой, в состав которой входит в том числе и емкость для сбора воды, патрубок отведения. Жидкость стекает с испарителя, попадает в емкость, оттуда выводится за пределы оборудования по дренажному шлангу. Отведение может быть организовано как за пределы квартиры, так и в канализационную трубу.

Количество конденсируемой жидкости за сутки может быть разным. Зависит от особенностей климатической техники, выбранного температурного режима, температуры наружного, комнатного воздуха, месторасположения внутреннего модуля и т.д. В более жаркие периоды сплит долго работает на полной мощности, что сопровождается более высоким уровнем образования конденсатного вещества.

Встроенная система дренажа рассчитана на максимальное количество отводимой жидкости и должна с ней справляться. Если все же из внутреннего блока кондиционера течет конденсат, это свидетельствует о неисправности сплит-блока, у которой есть определенная причина.

Пользовательская инструкция оконного кондиционера >>>>

 

Причины протекания

Дренаж засорен, не справляется с отведением жидкости наружу:

• попадание в отводной патрубок насекомых, которых притягивает водная прохлада в жаркий период. Они остаются там, селятся внутри блока, препятствуя нормальному оттоку конденсата;

• отводной шланг забивается мусором, грязью, пылью, шерстью животных, которые попадают внутрь сплит-системы вместе с затягиваемым воздушным потоком. Со временем оставшаяся грязь скапливается внутри отводной трубки, конденсируемая влага собирается в поддоне, а затем льется через край наружу;
• бактериальное загрязнение резервуара, всего дренажа. Если необходимое техническое обслуживание не проводится должным образом, в блоке начинают размножаться колонии бактерий, плесень, грибок. Микроорганизмы скапливаются внутри системы, образуется слизь, препятствуя естественному оттоку. Кроме того, что это опасно для здоровья жильцов квартиры, возникают негативные внешние проявления: неприятный запах, течет вода из кондиционера;

• неправильное размещение отводного патрубка при установке. Шланг необходимо размещать под уклоном, чтобы влага сама вытекала наружу под действием сил гравитации. Если разместить его горизонтально, с изгибами, заломами и т.д., конденсат не преодолеет препятствия, будет скапливаться в поддоне.

Неправильная, некачественная установка сплит-системы:

• внутренний блок установлен не строго горизонтально, как это требуется инструкцией по монтажу. Результат: из кондиционера течет вода в комнату;
• при установке были повреждены элементы системы, отводящей воду;
• некачественная развальцовка медных труб способствовала разгерметизации охлаждающего контура. Фреон стал в