Quando il liquido viene riscaldato, si verifica. Cosa succede all'acqua quando viene riscaldata

Una delle sostanze più comuni sulla Terra: l'acqua. Come l'aria, è necessario per noi, ma a volte non lo notiamo affatto. Lo è e basta. Ma si scopre

Una delle sostanze più comuni sulla Terra: l'acqua. Come l'aria, è necessario per noi, ma a volte non lo notiamo affatto. Lo è e basta. Ma si scopre che l'acqua normale può cambiare volume e pesare più o meno. Quando l'acqua evapora, si riscalda e si raffredda, accadono cose davvero sorprendenti, di cui parleremo oggi.
Muriel Mandell, nel suo divertente libro "Esperimenti fisici per bambini", delinea riflessioni interessanti sulle proprietà dell'acqua, sulla base delle quali non solo i giovani fisici possono imparare molte cose nuove, ma anche gli adulti aggiorneranno le loro conoscenze, che hanno non doveva essere utilizzato per molto tempo, quindi si è rivelato un po' dimenticato.Oggi parleremo del volume e del peso dell'acqua. Si scopre che lo stesso volume d'acqua non ha sempre lo stesso peso. E se versi l'acqua in un bicchiere e non fuoriesce dal bordo, ciò non significa che ci entrerà in ogni circostanza.

1. Quando l'acqua viene riscaldata, si espande di volume

Mettete il barattolo pieno d'acqua in una pentola riempita con circa cinque centimetri di acqua bollente. acqua e mantenere la cottura a fuoco basso. L'acqua dal barattolo inizierà a traboccare. Ciò accade perché quando l'acqua si riscalda, come gli altri liquidi, inizia a occupare più spazio. Le molecole si respingono con maggiore intensità e questo porta ad un aumento del volume dell'acqua.

2. Quando l'acqua si raffredda, si contrae

Lasciare raffreddare l'acqua nel barattolo a temperatura ambiente, oppure aggiungere altra acqua e riporla in frigorifero. Dopo un po' scoprirai che il barattolo precedentemente pieno non è più pieno. Quando viene raffreddata a 3,89 gradi Celsius, l'acqua diminuisce di volume al diminuire della temperatura. La ragione di ciò era una diminuzione della velocità di movimento delle molecole e del loro avvicinamento reciproco sotto l'influenza del raffreddamento.Sembrerebbe che tutto sia molto semplice: più l'acqua è fredda, meno volume occupa, ma...

3. ...il volume dell'acqua aumenta nuovamente quando congela

Riempire il barattolo con acqua fino all'orlo e coprire con un pezzo di cartone. Mettilo nel congelatore e aspetta che si congeli. Scoprirai che il "coperchio" di cartone è stato spinto fuori. A temperature comprese tra 3,89 e 0 gradi Celsius, cioè quando si avvicina al punto di congelamento, l'acqua ricomincia ad espandersi. È una delle poche sostanze conosciute con questa proprietà.Se usi un coperchio stretto, il ghiaccio semplicemente romperà il barattolo. Hai mai sentito dire che anche i tubi dell'acqua possono essere rotti dal ghiaccio?

4. Il ghiaccio è più leggero dell'acqua

Metti un paio di cubetti di ghiaccio in un bicchiere d'acqua. Il ghiaccio galleggerà sulla superficie. Quando l'acqua congela, aumenta di volume. E, di conseguenza, il ghiaccio è più leggero dell'acqua: il suo volume è circa il 91% del corrispondente volume d'acqua.
Questa proprietà dell'acqua esiste in natura per un motivo. Ha uno scopo molto specifico. Dicono che d'inverno i fiumi gelano. Ma in realtà questo non è del tutto vero. Di solito si congela solo un piccolo strato superiore. Questa calotta glaciale non affonda perché è più leggera dell'acqua liquida. Rallenta il congelamento dell'acqua nella profondità del fiume e funge da sorta di coperta, proteggendo i pesci e gli altri organismi viventi fluviali e lacustri dalle forti gelate invernali. Studiando fisica, inizi a capire che molte cose in natura sono organizzate in modo opportuno.

5. L'acqua del rubinetto contiene minerali

Versare 5 cucchiai di normale acqua del rubinetto in una piccola ciotola di vetro. Quando l'acqua sarà evaporata, sulla ciotola rimarrà un bordo bianco. Questo bordo è formato da minerali che venivano disciolti nell'acqua mentre passava attraverso gli strati del terreno.Guarda all'interno del tuo bollitore e vedrai depositi minerali. Lo stesso rivestimento si forma sul foro di scarico della vasca.Prova a far evaporare l'acqua piovana per verificare tu stesso se contiene minerali.

Classe: 5

Obiettivi della lezione:

• espandere la conoscenza dell'acqua, delle sue proprietà, del significato dell'acqua, introdurre i concetti di soluzione, sospensione, il significato delle soluzioni nella natura e nella vita umana;
• sviluppare l'osservazione, l'attività mentale, coltivare un atteggiamento premuroso nei confronti dell'acqua.

Attrezzatura:

• vetreria chimica per esperimenti,
• lampada ad alcool,
• sostanze per esperimenti,
• costumi per goccioline, a
• carte per lavoro indipendente.

Durante le lezioni

Ciao ragazzi! Oggi la nostra lezione è dedicata all'acqua e si intitola “Sua Maestà – L'Acqua”. Durante la lezione amplieremo la nostra conoscenza dell'acqua, conosceremo le sue proprietà e l'acqua come solvente di sostanze. Scopriamo cos'è una soluzione e cos'è una sospensione.

Apriamo i quaderni in cui annotiamo l'argomento della lezione "Sua Maestà è l'acqua".

Ogni persona utilizza l'acqua per cucinare e per altri bisogni domestici, per le imprese industriali, per coltivare piante e animali. Le goccioline ci diranno cos'è l'acqua.

Goccia 1: L'acqua è una sostanza familiare e insolita. Gli scienziati hanno assolutamente ragione: non esiste sulla Terra alcuna sostanza più importante per noi dell'acqua normale. Quasi tre quarti della superficie del nostro pianeta sono occupati da mari e oceani. L'acqua solida - neve e ghiaccio - copre il 20% del territorio. Il clima del nostro pianeta dipende dall’acqua. La terra si sarebbe raffreddata molto tempo fa e si sarebbe trasformata in pietra senza vita se non fosse stato per l'acqua. Quando l'acqua si riscalda, assorbe calore e quando si raffredda lo rilascia. L’acqua che si disperde nell’atmosfera – nelle nuvole sotto forma di vapore – protegge la Terra dal freddo cosmico.

Goccia 2: L'acqua ha molte proprietà sorprendenti che la rendono diversa da tutte le altre sostanze. Ma tra loro c'è una cosa insolita: questa è la sua immortalità. Ogni giorno l’umanità consuma circa un miliardo di tonnellate di acqua. Ma la quantità totale di acqua non diminuisce. Tanto quanto esisteva milioni di anni fa, altrettanto esiste ai nostri giorni.

Drop 3: Il ruolo dell'acqua nella vita sulla Terra è eccezionale. Gli organismi viventi sul nostro pianeta si sono adattati a tutti i tipi di condizioni: completa oscurità, caldo e freddo. Ma nessuna creatura vivente può sopravvivere senza acqua. Tutte le piante e gli animali contengono acqua e il nostro corpo è composto per tre quarti da acqua. Sapevi che quando una persona perde 1 litro d'acqua (pari a circa il 2% del peso corporeo), appare la sensazione di sete. Quando si perde il 6-8% dell'umidità, una persona cade in uno stato di semi-svenimento. Perdere il 10% di acqua provoca allucinazioni. E con una perdita superiore al 12%, le persone muoiono.

Insegnante: Allora cos'è l'acqua? (Risposte dei bambini) L'acqua è una sostanza chimica che ha le sue proprietà. Nei quaderni scriviamo: Proprietà dell'acqua.

Conosci già alcune proprietà dell'acqua. Ricordiamoli e il nostro libro di testo ci aiuterà in questo (lavorare con un libro di testo).

Proprietà dell'acqua:

• trasparente;
• incolore;
• insapore e inodore;
• fluido;
• può essere in tre stati di aggregazione;
• possono passare da uno stato di aggregazione ad un altro.

(Le proprietà dell'acqua sono scritte su un quaderno)

Ora conosciamo alcune delle sue proprietà. Gli esperimenti ci aiuteranno in questo.

Attrezzatura:

• 2 palloni con tubo di uscita del gas,
• 2 cristallizzatori.

Sostanze:

• acqua,
• acqua calda,

Vediamo cosa succede se prendiamo due fiaschi identici con acqua e segniamo il livello dell'acqua con un segno. Mettine uno nel ghiaccio e l'altro nell'acqua calda. Cosa sta succedendo?

Osserviamo che nell'acqua calda, l'acqua nel pallone sale sopra il segno, e nel pallone, che è abbassato nel ghiaccio, al contrario, cade.

Concludiamo che l'acqua si espande quando viene riscaldata e si contrae quando viene raffreddata.

Vediamo un'altra esperienza.

ESPERIENZA 2:

(L'esperienza è dimostrata dallo studente come compito completato)

Attrezzatura:

• bottiglia di vetro con tappo.

Sostanza:

Alunno: Ho preso una bottiglia di vetro, l'ho riempita d'acqua, l'ho tappata bene e l'ho portata fuori al freddo. Quando l'acqua si congelò, la bottiglia scoppiò e si ruppe in pezzi. Ciò è accaduto perché l'acqua si espande quando si congela.

Un giorno, gli scienziati hanno condotto un esperimento simile a questo, ma invece di una bottiglia hanno preso una palla di ghisa, l'hanno riempita d'acqua, hanno avvitato i fori e l'hanno messa in un forte gelo. L'acqua, gelata, fece a pezzi la palla. Così grande è il potere di espandere l’acqua.

Insegnante: Ragazzi, dopo aver dimostrato gli esperimenti, quale conclusione si può trarre? Quali proprietà, oltre a quelle che abbiamo scritto, ha l'acqua? (Risposte dei bambini)

Scriviamo le proprietà dell'acqua sui nostri quaderni:

• l'acqua si espande quando viene riscaldata;
• L'acqua si contrae quando viene raffreddata;
• L'acqua si espande quando si congela.

È tempo di consolidare le conoscenze acquisite nella nostra lezione. Per favore rispondimi alle seguenti domande:

1. Se versi l'acqua in un bollitore o in una padella fino all'orlo e inizi a scaldarla, dopo un po 'l'acqua inizierà a schizzare oltre il bordo. Perché sta succedendo? (L'acqua si espande quando viene riscaldata)
2. Perché i giardinieri scaricano sempre l'acqua dai tubi nei loro orti prima dell'inizio dell'inverno? (Quando l'acqua ghiaccia si dilata e quindi, per evitare che i tubi scoppino, i giardinieri scaricano l'acqua)
3. L'acqua penetra nelle più piccole fessure delle rocce, provocandone il collasso. A quale proprietà dell'acqua è legato questo? (La distruzione delle rocce è dovuta alla dilatazione dell'acqua quando gela)
4. È noto che se riscaldata a lungo, l'acqua bolle. Il punto di ebollizione è di cento gradi. L'acqua bollente viene utilizzata nella vita di tutti i giorni e nella produzione. Dove in natura puoi trovare l’acqua calda? (Nei geyser).

Quando riscaldato e bollito, il vapore sale sopra l'acqua: avviene l'evaporazione. Annotiamo la definizione (lavorare con i quaderni) sui nostri quaderni.

L'evaporazione è la trasformazione dell'acqua liquida in acqua gassosa.

L'evaporazione avviene a qualsiasi temperatura, ma a temperature più elevate l'evaporazione avviene più rapidamente. Ad esempio: le pozzanghere si seccano dopo la pioggia sia nella calda estate che nel freddo autunno, ma in estate si seccano più velocemente che in autunno.

ESPERIENZA 3:

(L'esperienza è dimostrata da un gruppo di studenti come compiti completati)

Dotazione: misurino, 3 tazze, 4 bicchieri identici.

Sostanza:

• acqua..

Alunno: Abbiamo preso un misurino e in ogni tazza abbiamo misurato 100 ml di acqua. Le tazze d'acqua furono poste una sul davanzale della finestra, un'altra sul tavolo, la terza vicino al termosifone. Il giorno successivo i risultati sono stati confrontati. Abbiamo preso bicchieri identici, nel primo (controllo) abbiamo versato 100 ml di acqua e negli altri tre abbiamo versato l'acqua delle tazze. Confrontiamo i risultati ottenuti: l'acqua dalla tazza sul davanzale della finestra è evaporata di un terzo, nella tazza che stava sul tavolo - della metà, e la tazza vicino al termosifone era completamente asciutta - l'acqua è evaporata completamente. Concludiamo: maggiore è la temperatura ambiente, più rapida è l'evaporazione.

Insegnante: Conosceremo il significato dell'evaporazione nella vita degli esseri umani e degli animali sulle pagine del libro di testo (lavorando con il libro di testo).

Rispondi alle domande per il consolidamento.

1. Cos'è l'evaporazione dell'acqua? (Conversione di acqua liquida in acqua gassosa)
2. In che modo la temperatura e il vento influiscono sull'evaporazione dell'acqua? (Maggiore è la temperatura e più forte il vento, più rapida è l'evaporazione)
3. Quando il bucato si asciugherà più velocemente: con tempo ventoso o calmo? (In una giornata ventosa)

Diamo un'occhiata a un altro esperimento.

ESPERIENZA 4:

Attrezzatura:

• lampada ad alcool,
• treppiedi,
• pallone con tubo di uscita del gas,
• piastra metallica.

Sostanza:

• acqua.

Riscaldiamo il pallone con acqua su una lampada ad alcool in modo che l'acqua bolle e portiamo un piatto freddo al tubo di uscita del gas. Il vapore si deposita sulla piastra sotto forma di goccioline.

Conclusione: l'acqua gassosa viene convertita in liquida.

Questo processo è chiamato condensazione.

(Scrivi sui quaderni)

La condensazione è la conversione del vapore acqueo in acqua.

Dove incontriamo questo fenomeno? Lo scopriamo dalla storia.

Alunno: Incontriamo la condensazione del vapore acqueo nella vita di tutti i giorni. Nelle sere d'estate o al mattino presto, quando l'aria è più fredda, cade la rugiada. Si tratta del vapore acqueo presente nell'aria che, una volta raffreddato, si deposita su erba, foglie e altri oggetti sotto forma di piccole goccioline d'acqua. Le nuvole si formano anche a causa della condensazione del vapore acqueo. Salendo sopra il suolo e i corpi idrici negli strati superiori e più freddi dell'aria, questo vapore forma nuvole costituite da piccole goccioline d'acqua. Se la temperatura dell'aria è sufficientemente bassa, le gocce d'acqua si congelano. Da queste nuvole cadono neve e talvolta grandine.

Insegnante: Grazie per il messaggio.

Ora facciamo un po' di lavoro di laboratorio. Sui tavoli hai tutto il necessario per il lavoro: utensili chimici e sostanze: acqua, gesso, sale.

Prendere il sale e scioglierlo in acqua. Cosa stai osservando? (Il sale si è sciolto). Abbiamo ricevuto una soluzione salina.

Questo può essere scritto schematicamente in questo modo:

solvente + soluto = soluzione

acqua + sale = soluzione salina

Ora prendiamo il gesso, sciogliamolo in acqua e confrontiamolo con una soluzione salina. Cosa stiamo osservando? (La soluzione di gesso è torbida). Filtriamo la soluzione risultante. Cosa stiamo vedendo? (Il filtrato è limpido, ma sul filtro rimangono dei sedimenti.) Il liquido originale è chiamato sospensione.

Conclusione:

• se le particelle di una sostanza non sono visibili nell'acqua e passano attraverso il filtro insieme all'acqua, tale sostanza viene chiamata solubile e lo stato viene chiamato soluzione.
• se una sostanza galleggia nell'acqua e rimane sul filtro, significa che questa sostanza non è solubile, ma è sospesa.

L'acqua è un solvente così unico da meritare il rispetto più rispettoso.

Oggi abbiamo conosciuto le proprietà dell'acqua. Ora sai che l'acqua si espande quando viene riscaldata, si contrae quando viene raffreddata e si espande quando viene congelata. Sai anche cosa sono l'evaporazione e la condensazione e qual è il loro significato, cosa sono la soluzione e la sospensione. Ora controlliamo come hai imparato il nuovo materiale.

Lavoro indipendente utilizzando le carte

(Aggiungi le parole necessarie invece dei punti)

1. Acqua riscaldata………………..
2. Acqua di raffreddamento…………………………………………………………
3. Acqua quando congelata.................................................................
4. L’acqua bolle ad una temperatura di …………………..
5. La trasformazione dell’acqua liquida in acqua gassosa è …………..
6. La trasformazione del vapore in acqua è ………………….
7. Qual è una soluzione? ……………………………………………………………………
8. Come distinguere una soluzione da una sospensione? ……………………………………………………………………..

Consegniamo il lavoro.

Questo conclude la nostra lezione. Grazie a tutti. Arrivederci.

Nei sistemi di riscaldamento dell'acqua, l'acqua viene utilizzata per trasferire il calore dal suo generatore al consumatore.
Le proprietà più importanti dell’acqua sono:
capacità termica;
variazione di volume durante il riscaldamento e il raffreddamento;
caratteristiche di ebollizione quando si cambia la pressione esterna;
cavitazione.
Consideriamo queste proprietà fisiche dell'acqua.

Calore specifico

Una proprietà importante di qualsiasi liquido refrigerante è la sua capacità termica. Se lo esprimiamo attraverso la massa e la differenza di temperatura del liquido di raffreddamento, otteniamo la capacità termica specifica. È indicato dalla lettera C e ha dimensione kJ/(kg·K) Calore specifico- è la quantità di calore che deve essere ceduta a 1 kg di una sostanza (ad esempio acqua) per riscaldarla di 1 °C. Al contrario, una sostanza rilascia la stessa quantità di energia quando viene raffreddata. Il calore specifico medio dell'acqua tra 0 °C e 100 °C è:
c = 4,19 kJ/(kg K) oppure c = 1,16 Wh/(kg K)
Quantità di calore assorbito o rilasciato Q, espresso in J O kJ, dipende dalla massa M, espresso in kg, capacità termica specifica C e differenza di temperatura, espressa in K.

Volume crescente e decrescente

Tutti i materiali naturali si espandono quando riscaldati e si contraggono quando vengono raffreddati. L'unica eccezione a questa regola è l'acqua. Questa proprietà unica è chiamata anomalia dell'acqua. L'acqua ha la sua densità massima a +4 °C, dove 1 dm3 = 1 litro ha una massa di 1 kg.

Se l'acqua viene riscaldata o raffreddata rispetto a questo punto, il suo volume aumenta, il che significa che la sua densità diminuisce, cioè l'acqua diventa più leggera. Ciò può essere visto chiaramente nell'esempio di un serbatoio con un punto di troppopieno. Il serbatoio contiene esattamente 1000 cm3 di acqua con una temperatura di +4 °C. Man mano che l'acqua si riscalda, una parte uscirà dal serbatoio nel misurino. Se si riscalda l'acqua a 90°C, nel recipiente di misurazione si riverseranno esattamente 35,95 cm3, che corrispondono a 34,7 g. L'acqua si dilata anche quando viene raffreddata al di sotto di +4°C.

Grazie a questa anomalia dell'acqua in prossimità di fiumi e laghi, è lo strato superiore che gela in inverno. Per lo stesso motivo il ghiaccio galleggia in superficie e il sole primaverile può scioglierlo. Ciò non accadrebbe se il ghiaccio fosse più pesante dell’acqua e affondasse sul fondo.

Serbatoio con punto di troppopieno

Tuttavia, questa capacità di espansione può essere pericolosa. Ad esempio, i motori delle automobili e le pompe dell'acqua possono scoppiare se l'acqua al loro interno congela. Per evitare ciò, all'acqua vengono aggiunti degli additivi per evitare che si congeli. I glicoli sono spesso utilizzati negli impianti di riscaldamento; Fare riferimento alle specifiche del produttore per il rapporto acqua/glicole.

Caratteristiche di ebollizione dell'acqua

Se l'acqua viene riscaldata in un contenitore aperto, bollirà ad una temperatura di 100 °C. Se misuri la temperatura dell'acqua bollente, rimarrà a 100 °C finché l'ultima goccia non sarà evaporata. Pertanto, il consumo di calore costante viene utilizzato per evaporare completamente l'acqua, ovvero modificare il suo stato di aggregazione.

Questa energia è anche chiamata calore latente (latente). Se l'apporto di calore continua, la temperatura del vapore risultante inizierà nuovamente a salire.

Il processo descritto avviene ad una pressione atmosferica di 101,3 kPa sulla superficie dell'acqua. A qualsiasi altra pressione dell'aria, il punto di ebollizione dell'acqua si sposta da 100 °C.

Se ripetessimo l'esperimento sopra descritto a 3000 m di altitudine - ad esempio sullo Zugspitze, la vetta più alta della Germania - scopriremmo che lì l'acqua bolle già a 90 °C. La ragione di questo comportamento è la diminuzione della pressione atmosferica con l'altitudine.

Più bassa è la pressione sulla superficie dell'acqua, più basso sarà il punto di ebollizione. Al contrario, il punto di ebollizione sarà più alto all’aumentare della pressione sulla superficie dell’acqua. Questa proprietà viene utilizzata, ad esempio, nelle pentole a pressione.

Il grafico mostra la dipendenza del punto di ebollizione dell'acqua dalla pressione. La pressione negli impianti di riscaldamento viene aumentata intenzionalmente. Ciò aiuta a prevenire la formazione di bolle di gas durante condizioni operative critiche e impedisce anche l'ingresso di aria esterna nel sistema.

Espansione dell'acqua quando riscaldata e protezione contro la sovrapressione

I sistemi di riscaldamento dell'acqua funzionano a temperature dell'acqua fino a 90 °C. Tipicamente il sistema è riempito con acqua a 15°C, che poi si espande quando viene riscaldata. Questo aumento di volume non deve provocare un eccesso di pressione e un traboccamento del fluido.

Quando il riscaldamento viene spento in estate, il volume dell'acqua ritorna al valore originale. Pertanto, per garantire l'espansione senza ostacoli dell'acqua, è necessario installare un serbatoio sufficientemente grande.

I vecchi impianti di riscaldamento avevano vasi di espansione aperti. Si trovavano sempre sopra la sezione più alta della conduttura. Man mano che la temperatura nel sistema aumentava, provocando l'espansione dell'acqua, aumentava anche il livello nel serbatoio. Man mano che la temperatura diminuiva, diminuiva di conseguenza.

I moderni sistemi di riscaldamento utilizzano vasi di espansione a membrana (MEV). Quando la pressione nel sistema aumenta, la pressione nelle tubazioni e negli altri elementi del sistema non deve superare il valore limite.

Pertanto, un prerequisito per ogni impianto di riscaldamento è la presenza di una valvola di sicurezza.

Quando la pressione supera il normale, la valvola di sicurezza deve aprirsi e rilasciare il volume d'acqua in eccesso che il vaso di espansione non può contenere. Tuttavia, in un sistema attentamente progettato e mantenuto, una condizione così critica non dovrebbe mai verificarsi.

Tutte queste considerazioni non tengono conto del fatto che la pompa di circolazione aumenta ulteriormente la pressione nell'impianto. Il rapporto tra la temperatura massima dell'acqua, la pompa scelta, la dimensione del vaso di espansione e la pressione di intervento della valvola di sicurezza deve essere stabilito con la massima attenzione. In questo caso la selezione casuale degli elementi del sistema, anche in base al loro costo, è inaccettabile.

Il vaso di espansione a membrana viene fornito riempito di azoto. La pressione iniziale nel vaso di espansione a membrana deve essere adattata a seconda dell'impianto di riscaldamento. L'acqua in espansione proveniente dall'impianto di riscaldamento entra nel serbatoio e comprime la camera a gas attraverso un diaframma. I gas possono essere compressi, ma i liquidi no.

Pressione

Determinazione della pressione
La pressione è la pressione statica di liquidi e gas, misurata in recipienti e tubazioni rispetto alla pressione atmosferica (Pa, mbar, bar).

Pressione statica
La pressione statica è la pressione di un fluido stazionario.
Pressione statica = livello sopra il corrispondente punto di misurazione + pressione iniziale nel vaso di espansione.

Pressione dinamica
La pressione dinamica è la pressione di un flusso di fluido in movimento. Pressione di scarico della pompa È la pressione all'uscita di una pompa centrifuga durante il funzionamento.

Calo di pressione
La pressione sviluppata da una pompa centrifuga per vincere la resistenza totale del sistema. Si misura tra l'ingresso e l'uscita di una pompa centrifuga.

Pressione di esercizio
La pressione disponibile nel sistema quando la pompa è in funzione. Pressione operativa consentita Il valore massimo della pressione operativa consentita nelle condizioni di funzionamento sicuro della pompa e del sistema.

Cavitazione

Cavitazione- si tratta della formazione di bolle di gas in seguito alla comparsa di una pressione locale inferiore alla pressione di vaporizzazione del liquido pompato all'ingresso della girante. Ciò porta ad una diminuzione delle prestazioni (pressione) e dell'efficienza e provoca rumore e distruzione del materiale delle parti interne della pompa. Facendo collassare le bolle d'aria nelle aree a pressione più elevata (come l'uscita della girante), le esplosioni microscopiche provocano picchi di pressione che possono danneggiare o distruggere un sistema idraulico. Il primo segno di ciò è il rumore nella girante e la sua erosione.

Un parametro importante di una pompa centrifuga è l'NPSH (l'altezza della colonna di liquido sopra il tubo di aspirazione della pompa). Definisce la pressione minima di ingresso della pompa richiesta da un dato tipo di pompa per funzionare senza cavitazione, ovvero la pressione aggiuntiva richiesta per evitare bolle. Il valore NPSH è influenzato dal tipo di girante e dalla velocità della pompa. I fattori esterni che influenzano questo parametro sono la temperatura del liquido e la pressione atmosferica.

Prevenire la cavitazione
Per evitare la cavitazione, il liquido deve entrare nell'ingresso della pompa centrifuga ad una certa altezza di aspirazione minima, che dipende dalla temperatura e dalla pressione atmosferica.
Altri modi per prevenire la cavitazione sono:
Aumento della pressione statica
Riduzione della temperatura del liquido (riduzione della pressione di vaporizzazione PD)
Selezione di una pompa con battente idrostatico costante inferiore (altezza di aspirazione minima, NPSH)
Gli specialisti di Agrovodcom saranno felici di aiutarti a decidere la scelta ottimale della pompa. Contattaci!

Alessandro 2013-10-22 09:38:26 [Risposta] [Rispondi citando][Cancella risposta] Nikolaj 2016-01-13 13:10:54 messaggio da Alessandro In parole povere: se un impianto di riscaldamento chiuso ha un volume d'acqua di 100 litri. e una temperatura di 70 gradi: quanto aumenterà il volume dell'acqua. la pressione dell'acqua nel sistema è di 1,5 bar. 3,5-4,0 litri [Risposta] [Rispondi citando][Cancella risposta]

Siamo circondati dall'acqua, da sola, come parte di altre sostanze e corpi. Può essere in forma solida, liquida o gassosa, ma l’acqua è sempre intorno a noi. Perché l'asfalto si rompe sulle strade, perché un barattolo di vetro pieno d'acqua scoppia al freddo, perché i finestrini si appannano nella stagione fredda, perché un aereo lascia una scia bianca nel cielo - cercheremo le risposte a tutte queste e altri “perché” in questa lezione. Impareremo come cambiano le proprietà dell'acqua quando viene riscaldata, raffreddata e congelata, come si formano le grotte sotterranee e le figure bizzarre in esse contenute, come funziona un termometro.

Argomento: La natura inanimata

Lezione: Proprietà dell'acqua liquida

Nella sua forma pura, l'acqua non ha sapore, odore o colore, ma non è quasi mai così, perché dissolve attivamente in sé la maggior parte delle sostanze e si combina con le loro particelle. L'acqua può anche penetrare in vari corpi (gli scienziati hanno trovato acqua anche nelle pietre).

Se riempi un bicchiere con acqua del rubinetto, apparirà pulito. Ma in realtà è una soluzione di molte sostanze, tra cui gas (ossigeno, argon, azoto, anidride carbonica), varie impurità contenute nell'aria, sali disciolti dal suolo, ferro dalle condutture dell'acqua, minuscole particelle di polvere non disciolte , eccetera.

Se si pipettano gocce di acqua del rubinetto su un vetro pulito e si lasciano evaporare, rimarranno macchie appena visibili.

L'acqua dei fiumi e dei ruscelli e della maggior parte dei laghi contiene varie impurità, ad esempio sali disciolti. Ma ce ne sono pochi, perché quest'acqua è fresca.

L'acqua scorre sulla terra e nel sottosuolo, riempie ruscelli, laghi, fiumi, mari e oceani, creando palazzi sotterranei.

Facendosi strada attraverso sostanze facilmente solubili, l'acqua penetra in profondità nel sottosuolo, portandole con sé, e attraverso fessure e fessure nelle rocce, formando grotte sotterranee, gocciolando dai loro tetti, creando bizzarre sculture. Miliardi di gocce d'acqua evaporano nel corso di centinaia di anni e le sostanze disciolte nell'acqua (sali, calcari) si depositano sugli archi delle caverne, formando ghiaccioli di pietra chiamati stalattiti.

Formazioni simili sul pavimento di una grotta sono chiamate stalagmiti.

E quando una stalattite e una stalagmite crescono insieme per formare una colonna di pietra, si chiama stalagnata.

Osservando la deriva del ghiaccio su un fiume, vediamo l'acqua allo stato solido (ghiaccio e neve), liquido (che scorre sotto) e gassoso (minuscole particelle d'acqua che salgono nell'aria, chiamate anche vapore acqueo).

L'acqua può trovarsi in tutti e tre gli stati contemporaneamente: c'è sempre vapore acqueo nell'aria e nelle nuvole, costituite da goccioline d'acqua e cristalli di ghiaccio.

Il vapore acqueo è invisibile, ma può essere facilmente rilevato se si lascia un bicchiere d'acqua refrigerato nel frigorifero per un'ora in una stanza calda, sulle pareti del bicchiere appariranno immediatamente goccioline d'acqua. Al contatto con le pareti fredde del vetro, il vapore acqueo contenuto nell'aria si trasforma in goccioline d'acqua e si deposita sulla superficie del vetro.

Riso. 11. Condensa sulle pareti di un vetro freddo ()

Per lo stesso motivo durante la stagione fredda il vetro interno della finestra si appanna. L'aria fredda non può contenere tanto vapore acqueo quanto l'aria calda, quindi una parte di esso si condensa, trasformandosi in goccioline d'acqua.

Anche la scia bianca dietro un aereo che vola nel cielo è il risultato della condensazione dell'acqua.

Se avvicini uno specchio alle labbra ed espiri, sulla sua superficie rimarranno minuscole goccioline d'acqua, questo dimostra che quando respira una persona inala vapore acqueo insieme all'aria.

Quando l’acqua viene riscaldata, “si espande”. Ciò può essere dimostrato con un semplice esperimento: un tubo di vetro è stato calato in una boccetta d'acqua e è stato misurato il livello dell'acqua al suo interno; quindi il pallone è stato abbassato in un recipiente con acqua tiepida e, dopo aver riscaldato l'acqua, è stato misurato nuovamente il livello nel tubo, che è aumentato notevolmente, poiché l'acqua quando riscaldata aumenta di volume.

Riso. 14. Una beuta con un tubo, il numero 1 e una linea indica il livello iniziale dell'acqua

Riso. 15. Un pallone con un tubo, il numero 2 e una linea indica il livello dell'acqua quando viene riscaldata

Quando l’acqua si raffredda, “si comprime”. Ciò può essere dimostrato da un esperimento simile: in questo caso, un pallone con un tubo è stato abbassato in un recipiente con ghiaccio; dopo il raffreddamento, il livello dell'acqua nel tubo è diminuito rispetto al segno originale, poiché l'acqua è diminuita di volume.

Riso. 16. Un pallone con un tubo, il numero 3 e una linea indica il livello dell'acqua durante il raffreddamento

Ciò accade perché le particelle d'acqua, le molecole, si muovono più velocemente quando riscaldate, si scontrano tra loro, vengono respinte dalle pareti del vaso, la distanza tra le molecole aumenta e quindi il liquido occupa un volume maggiore. Quando l'acqua si raffredda, il movimento delle sue particelle rallenta, la distanza tra le molecole diminuisce e il liquido richiede meno volume.

Riso. 17. Molecole d'acqua a temperatura normale

Riso. 18. Molecole d'acqua quando riscaldate

Riso. 19. Molecole d'acqua durante il raffreddamento

Non solo l'acqua, ma anche altri liquidi (alcol, mercurio, benzina, cherosene) hanno tali proprietà.

La conoscenza di questa proprietà dei liquidi ha portato all'invenzione di un termometro (termometro) che utilizza alcool o mercurio.

Quando l'acqua congela, si espande. Ciò può essere dimostrato se un contenitore riempito fino all'orlo d'acqua viene coperto senza stringere con un coperchio e riposto nel congelatore; dopo un po' vedremo che il ghiaccio formatosi solleverà il coperchio, andando oltre il contenitore.

Questa proprietà viene presa in considerazione durante la posa dei tubi dell'acqua, che devono essere isolati in modo che durante il congelamento il ghiaccio formato dall'acqua non rompa i tubi.

In natura, l'acqua gelata può distruggere le montagne: se l'acqua si accumula nelle fessure delle rocce in autunno, si congela in inverno e, sotto la pressione del ghiaccio, che occupa un volume maggiore dell'acqua da cui si è formata, le rocce si spezzano e crollano.

Il congelamento dell'acqua nelle fessure delle strade porta alla distruzione dell'asfalto.

Le lunghe creste che ricordano le pieghe sui tronchi degli alberi sono ferite dovute a rotture del legno sotto la pressione della linfa degli alberi che si congela in esso. Pertanto, negli inverni freddi puoi sentire il crepitio degli alberi in un parco o in una foresta.

1. Vakhrushev A.A., Danilov D.D. Il mondo intorno a noi 3. M.: Ballas.
2. Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Il mondo che ci circonda 3. M.: Casa editrice Fedorov.
3. Pleshakov A.A. Il mondo che ci circonda 3. M .: Istruzione.

1. Festival delle idee pedagogiche ().
2. Scienza e istruzione ().
3. Classe pubblica ().

1. Fai un breve test (4 domande con tre opzioni di risposta) sul tema “L’acqua intorno a noi”.
2. Conduci un piccolo esperimento: metti un bicchiere di acqua molto fredda su un tavolo in una stanza calda. Descrivi cosa accadrà, spiega perché.
3. *Disegna il movimento delle molecole d'acqua allo stato riscaldato, normale e raffreddato. Se necessario, scrivi didascalie sul tuo disegno.

Alla domanda Perché l'acqua si espande di volume quando viene raffreddata, mentre altre sostanze si contraggono quando vengono raffreddate? dato dall'autore fare Cristo la risposta migliore è Quando l'acqua si raffredda, inizialmente si comporta come molti altri composti: diventa gradualmente più densa e riduce il suo volume specifico. Ma a 4°C (più precisamente a 3,98°C) si verifica uno stato di crisi: una ristrutturazione strutturale, e con un'ulteriore diminuzione della temperatura, il volume dell'acqua non diminuisce più, ma aumenta. Quando viene raffreddata in condizioni normali al di sotto di 0 °C, l'acqua cristallizza formando ghiaccio, la cui densità è inferiore e il volume è quasi il 10% maggiore del volume dell'acqua originale.
L'aumento di volume è spiegato dal fatto che ciascuna molecola nella struttura del ghiaccio è collegata tramite legami idrogeno ad altre quattro molecole. Di conseguenza, nella fase ghiacciata, si forma una struttura traforata con “cavità” tra le molecole d'acqua fisse, che provoca una significativa espansione dell'intera massa ghiacciata. La struttura cristallina del ghiaccio ricorda la struttura del diamante: ogni molecola di H2O è circondata dalle quattro molecole ad essa più vicine, che partecipano alla formazione del legame idrogeno e si trovano a uguali distanze da essa, pari a 2,76 Angstrom e poste ai vertici di un tetraedro regolare con angoli pari a 109°28" (vedi figura). A causa del basso numero di coordinazione, la struttura del ghiaccio è reticolare, il che ne influenza la bassa densità. La struttura traforata del ghiaccio porta al fatto che la sua densità , pari a 916,7 kg/m³ a 0 °C, è inferiore alla densità dell'acqua ( 999,8 kg/m³) alla stessa temperatura.
Pertanto l'acqua, trasformandosi in ghiaccio, aumenta il suo volume di circa il 9%:

Durante il processo di fusione, a 0°C, circa il 10-15% dell'acqua perde i suoi legami con i composti, di conseguenza aumenta la mobilità di alcune molecole, che si tuffano in quelle cavità con le quali è saldata la struttura traforata del ghiaccio. ricco. Ciò spiega la compressione del ghiaccio durante lo scioglimento e la maggiore densità dell'acqua risultante, che aumenta di circa il 10%. Possiamo supporre che questo valore caratterizzi in un certo modo il numero di molecole d'acqua intrappolate nelle cavità. La densità dell'acqua risultante raggiunge il massimo alla temperatura di 4 °C e, con un ulteriore aumento della temperatura, la naturale espansione dell'acqua associata all'aumento del movimento molecolare supera l'effetto del riarrangiamento strutturale "acqua ghiacciata" e la la densità dell'acqua inizia a diminuire gradualmente.

Risposta da 22 risposte[guru]

Ciao! Ecco una selezione di argomenti con le risposte alla tua domanda: perché l'acqua si espande di volume quando viene raffreddata, mentre altre sostanze si contraggono quando vengono raffreddate?

Risposta da Posizionatore[novizio]
L'acqua non si espande quando viene raffreddata. Solo dopo che l'acqua si sarà indurita e diventerà ghiaccio, solo allora il suo volume aumenterà a causa dell'aumento della distanza tra le molecole d'acqua.

Risposta da Mike Tiaroff[guru]
anche l'acqua si contrae... la domanda è posta in modo errato. . l'acqua si contrae fino a -4 gradi, e poi si espande... Questa si chiama transizione di fase e durante tali transizioni le sostanze si comportano in modi del tutto inimmaginabili... quando riscaldato a 100 gradi, si verifica un'espansione, ma la temperatura non supera, ma avviene una transizione al vapore - anche una transizione di fase... i legami tra le molecole acquisiscono proprietà diverse: la cristallizzazione inizia nell'acqua...