Емкость и вместимость сосуда

Практически каждая отрасль народного хозяйства сегодня применяет такой вид тары, как сосуд. Эта емкость участвует в различных производственных циклах, участвует в процессах хранения газов, жидкостей, а также их транспортировке. В быту этот вид емкостей тоже востребован. Направлений их применения довольно много.

Что такое сосуд, необходимо рассмотреть подробнее. Это позволит разобраться в их большом многообразии. Каждый тип емкостей имеет определенное назначение. В процессе эксплуатации сосудов это нужно учитывать. От знания правил пользования сосудами зависит безопасность людей. Поэтому в вопрос назначения каждой разновидности необходимо вникнуть подробнее.

Общая характеристика

Чтобы понять, что такое сосуд, в первую очередь необходимо разобраться в определении этого понятия. Все предельно просто. Сосудом называется герметично закрытая емкость самого разного профиля применения.

Такие объекты могут быть изготовлены из самых разных материалов. Чаще всего применяется стекло, пластик и металл.

Изучая, что такое сосуд, следует также сказать, что их применяют как для проведения различных химических, технологических процессов, так и для транспортировки или хранения различных веществ.

В зависимости от назначения представленные емкости могут иметь разную форму. Конфигурация сосудов может быть очень простой. Но встречаются и довольно сложные по своей конструкции изделия.

Так как внутри представленных емкостей может быть вещество, на стенки герметичной тары оказывается различное давление. Поэтому при эксплуатации сосудов необходимо придерживаться соответствующих правил безопасности.

Простые формы сосудов

Сосуды в зависимости от формы, а также особенностей эксплуатации разделяют на определенные виды. Чаще всего простые емкости могут быть выполнены в виде баллона, бочки или цистерны.

Цилиндрический сосуд, который можно перекатить с одного места на другое, называется бочкой. Ее торцы плоские, что позволяет ставить тару без опор. Зачастую их используют для хранения жидких веществ или их транспортировки.

Баллон имеет одну или две горловины. На них устанавливают фланцы, вентили, штуцера или другие элементы запорной арматуры. В них хранятся, транспортируются газы, жидкости, находящиеся под давлением, а также с вакуумом внутри.

Цистерной называется сосуд со специальной конструкцией, которая позволяет транспортировать емкости на требуемые расстояния. При этом применяются поезда, грузовые машины и прочие средства перевозки.

Сосуды бытового назначения

Чаще всего в бытовых целях применяются емкости для воды. Пластиковые и стеклянные бутылки, банки известны каждому. Помимо различной герметичной посуды, применяются санитарные емкости, резервуары. В них вода может находиться в холодном и нагретом состоянии.

Давление в таких сосудах очень разное. При изготовлении подобных емкостей производитель обязательно наделяет их определенным набором характеристик.

Если вода будет употребляться в питьевых целях, сосуды из пластика, стекла должны обладать пищевым допуском, не содержать ядовитых или вредных примесей.

При хранении веществ, которые оказывают химическое или термическое воздействие на стенки сосуда, емкость должна изготавливаться из прочных, толстых материалов, устойчивых к разрушению.

Сосуды под давлением

Особый интерес со стороны правил безопасного использования представленных предметов вызывают сосуды под давлением. К их применению относятся очень щепетильно. Ведь при неправильной эксплуатации их стенки быстро разрушаются, что может закончиться взрывом, вытеканием горячих или химически активных субстанций наружу.

Поэтому сосуд с водой, аммиаком, газом и прочими веществами следует подбирать строго в соответствии с условиями их применения. На производствах и в быту разработаны особые правила, объясняющие, как правильно эксплуатировать всевозможные сосуды. При покупке подобных изделий обязательно следует изучать инструкцию производителя. Там четко указаны условия эксплуатации и правила безопасности, которых обязан придерживаться пользователь.

Виды сосудов под давлением

К перечню сосудов, которые находятся в процессе применения под высоким давлением, относится несколько основных видов. В первую очередь это компрессоры и автоклавы. Также сюда относятся котлы паровые и водонагревательные приспособления.

Например, если два одинаковых сосуда соединены трубкой, это может быть радиатор. При нагреве жидкости она давит на стенки этих емкостей. Поэтому для каждого типа отопления (центральное, автономное) подбирают радиаторы соответствующего типа.

Также в эту группу входят баллоны, в которых содержатся газообразные вещества. Перед запуском в эксплуатацию на предприятиях и в быту представленные сосуды проходят соответствующую проверку. За это отвечают определенные службы. Это позволяет избежать несчастных случаев.

В эту группу входят емкости для воды, которая нагревается свыше 110 °С. Жидкости или газообразные вещества могут превышать температуру кипения и создавать давление более 0,7 МПа. Некоторые сосуды применяются для хранения и транспортировки сыпучих компонентов.

Емкости для воды

При нормальном и высоком давлении эксплуатируются различные емкости для воды. Пластиковые сосуды чаще всего применяются для холодной воды. При добавлении специальной армировки или усиливающих прочность компонентов изготавливаются пластиковые сосуды для горячей воды и кипятка.

Для технической и питьевой жидкости пластик для емкостей изготавливают из специальных компонентов. Спектр форм, размеров и применения таких резервуаров невероятно широк. Это связано с ценой представленного материала, а также его свойствами.

Стекло чаще всего применяется для изготовления небольших сосудов, в которых находятся продукты питания. В этой сфере такой материал превышает по качеству пластик. В стеклянных контейнерах или прочих сосудах продукты питания, вода сохраняют свои первоначальные качества гораздо дольше.

Металлические емкости

В технических целях чаще всего применяются металлические сосуды. Они способны выдерживать очень высокое давление и нагрев. Поэтому для хранения, транспортировки, нагрева большого объема воды пластиковый, стеклянный сосуд практически не используют.

Для обеспечения сельского хозяйства, населенных пунктов и отдельных потребителей техническими или питьевыми ресурсами строят резервуары, напорные башни объемом от 15 до 200 куб. м.

Для частного применения воды применяют сосуды в виде бойлеров, котлов, систем отопления и т. д. Металлические емкости обрабатывают различными способами. Это позволяет сократить процесс образования коррозии и разрушения сосудов. При создании подобных изделий применяют огромное количество сплавов металлов.

Система защиты

Так как существующие виды сосудов, работающие под давлением, отличаются некоторой степенью опасности, они нуждаются в определенной защите. Подобные емкости оснащаются манометром и термометром. Это позволяет контролировать внутреннее состояние веществ.

Применяют также различные устройства безопасности, позволяющие сбросить излишнее давление при повышении температуры в сосуде. В зависимости от типа емкости могут применяться рычажно-грузовые или пружинные устройства, импульсные разновидности, а также экземпляры с разрушающейся мембраной. Это позволяет обезопасить пользователя от непредвиденных ситуаций.

Рассмотрев, что такое сосуд, а также каковы их особенности, можно правильно применять подобные емкости. Спектр их назначения широк. Поэтому видов сосудов сегодня существует огромное количество. Применять их необходимо строго в соответствии с правилами эксплуатации. Это позволит избежать неприятных ситуаций на производстве или в быту.

Растяжимость сосудов. Емкость сосудов

Важной характеристикой сосудистой системы является растяжимость сосудов. Увеличение давления крови приводит к расширению сосудов и, следовательно, к уменьшению их сопротивления. В результате объемный кровоток увеличивается в гораздо большей степени, чем можно было ожидать, потому что он растет за счет не только увеличения давления, но и уменьшения сосудистого сопротивления.

Растяжимость сосудов имеет и другое важное значение. Например, растяжимость артерий позволяет им приспосабливаться к пульсирующему характеру кровотока и сглаживать периодические систолические колебания давления. Это обеспечивает постоянный и непрерывный ток крови в мельчайших сосудах периферических тканей.

Наиболее растяжимыми из всех сосудов являются вены. Даже небольшое увеличение венозного давления позволяет венам вмещать дополнительно от 0,5 до 1 л крови. Таким образом, вены выполняют емкостную (резервуарную) функцию. Они способны депонировать большое количество крови и выбрасывать ее в общий кровоток в любой момент, как только потребуется.

Распределение крови (% общего объема) в различных отделах сердечно-сосудистой системы

Единицы растяжимости сосудов. Обычно способность сосудов растягиваться характеризуется как степень увеличения объема сосуда при повышении давления на 1 мм рт. ст. в соответствии со следующей формулой: Растяжимость сосуда = увеличение объема / увеличение давления*исходный объем.

Например, если сосуд исходно содержит 10 мл крови, а при увеличении давления на 1 мм рт. ст. объем крови увеличивается на 1 мл, то растяжимость сосуда оценивается как 0,1 на 1 мм рт. ст. или 10% на 1 мм рт. ст.

Различия в растяжимости артерий и вен. Благодаря анатомическому строению стенки упругость артерии гораздо выше, чем упругость вен, поэтому артерии примерно в 8 раз менее растяжимы, чем вены. Это означает, что рост давления вызывает увеличение объема крови в венах в 8 раз большее, чем в артериях соответствующего калибра.

В малом круге кровообращения легочные вены имеют такую же растяжимость, как и вены большого круга. Что касается легочных артерий, то давление в них обычно составляет 1/6 величины системного артериального давления, и растяжимость их, соответственно, в 6 раз выше, чем растяжимость артерий большого круга кровообращения.

Емкость сосудов

При исследовании гемодинамики иногда гораздо важнее знать общий объем крови, который может дополнительно вместиться в тот или иной отдел сосудистой системы при увеличении давления на 1 мм рт. ст., чем растяжимость отдельных сосудов. Способность сосуда, растягиваясь, вмещать дополнительный объем крови, можно назвать резервной емкостью сосуда (или податливостью сосудистой стенки).

Резервная емкость выражается следующей формулой: Резервная емкость = увеличение объема / увеличение давления.

«Резервная емкость» и «растяжимость» — разные понятия. Хорошо растяжимый сосуд, наполненный небольшим объемом крови, имеет гораздо меньшую резервную емкость, чем менее растяжимый сосуд, наполненный большим объемом крови, т.к. резервная емкость равна растяжимости, умноженной на объем.

Резервная емкость вены большого круга кровообращения в 24 раза больше, чем резервная емкость соответствующей артерии, потому что вена в 8 раз более растяжима и объем вены в 3 раза больше, чем объем соответствующей артерии (8×3 = 24).

– Также рекомендуем “Кривые объем-давление артериальных и венозных сосудов. Релаксация сосудистой стенки”

Оглавление темы “Давление крови. Венозный кровоток”:

1. Гематокрит. Зависимость кровотока от давления

2. Растяжимость сосудов. Емкость сосудов

3. Кривые объем-давление артериальных и венозных сосудов. Релаксация сосудистой стенки

4. Пульсовые колебания артериального давления. Изменения пульсового давления

5. Пульсовая волна. Аускультативный метод измерения давления

6. Среднее артериальное давление. Вены и венозное давление

7. Сопротивление венозных сосудов. Влияние гравитации на венозное давление

8. Клапаны вен и венозный насос. Несостоятельность венозных клапанов

9. Методы измерения венозного давления. Емкостная функция вен

10. Депо эритроцитов – селезенка. Обновление крови

Понятие объёма

Можно провести аналогию понятия объема сосуда с понятием площади. Напомним, что понятие площади применимо к плоскости. Любой многоугольник имеет свою площадь.

В качестве единицы измерения площади принято брать квадрат со стороной, равной единице. В случае объёма за единицу измерения берут куб с ребром, равным единице. Этот куб называют кубическим сантиметром (метром, миллиметром и т. д.) и обозначают $1 см^3$ (соответственно, $1 м^3, 1 мм^3$ и т.п.).

Другую аналогию между площадью и объёмом можно провести в самой процедуре их измерения. Объём выражается положительным числом, показывающим количество единиц измерения объёмов и частей, которые укладываются в данном теле. Число единиц объёма тела зависит от выбранной единицы измерения, то есть меняется в зависимости от того, выбраны $cм^3, м^3$ и т.п. Единицу измерения традиционно указывают после числа.

Приведём простейший пример. $V=3 мм^3$ – эта запись означает, что объём некоторого сосуда равен 3-м, если в качестве единицы измерения взят кубический миллиметр.

Основные свойства объёмов:

1. У равных сосудов равные объёмы.
2. В случае, когда сосуд состоит из нескольких сосудов, то его объём равен сумме всех этих сосудов.

Эти свойства аналогичны свойствам длин отрезков и площадей многоугольников.

Часто требуется найти объём параллелепипеда, пирамиды, цилиндра, конуса и шара. Параллельно с формулами объёма дадим ключевые определения. Чтобы рассмотреть такую фигуру как параллелепипед, необходимо дать два важных определения:

1. Многогранник – это тело, ограниченное несколькими многоугольниками (гранями). Стороны граней называют рёбрами, а концы рёбер – вершинами.
2. Призма – это многогранник, который составлен из двух параллельных многоугольников (оснований призмы), вершины которых соединены параллельными и равными друг другу отрезками (боковыми ребрами призмы), образующими параллелограммы (боковые грани призмы).

Нахождение объёма параллелепипеда

Параллелепипед – это многогранник, составленный из 6-ти прямоугольников. Или это четырёхугольная призма, в которой основания – параллелограммы. Форму параллелепипеда имеют коробки, комнаты и многие другие предметы из нашей повседневной жизни.

В случае, когда у параллелепипеда боковые ребра перпендикулярны к плоскостям оснований, а боковые грани и основания – прямоугольники, то этот параллелепипед называют прямоугольным (прямым).

Для нахождения объёма прямоугольного параллелепипеда необходимы его измерения. Измерения параллелепипеда – это длины трёх рёбер с общей вершиной. В речи мы называем измерениями “длину”, “ширину” и “высоту” (например, при измерении комнаты).

Нахождение объёма пирамиды

Пирамида – это многогранник, образованный из $n$-угольника (в качестве основания) и треугольников (в качестве боковых граней), построенных путем соединения одной точки (вершины пирамиды) отрезками (боковыми рёбрами) с вершинами многоугольника.

Нахождение объёма цилиндра

Цилиндр – некоторое тело (или сосуд), полученное в результате вращения некоторого прямоугольника вокруг своей оси (одной из сторон прямоугольника).

Нахождение объёма конуса

Конус – это некоторое тело (сосуд), полученное в результате вращения прямоугольного треугольника вокруг его катета.

Нахождение объёма шара

Сфера – это поверхность, состоящая из всех точек пространства, расположенных на равном расстоянии (радиусе) от данной точки (центра).

Шар – это некоторое тело (сосуд), которое ограничено сферой. Другой вариант определения: шар – это тело (сосуд), полученное в результате вращения полукруга вокруг диаметра этого полукруга.

Таким образом, мы перечислили все основные формулы объёма основных фигур в стереометрии.