Пузырьки на сосуде с водой
Анастасия Е.
29 октября 2018 · 2,1 K
Чем выше давление, тем больше растворяется газа.
А как из крана выходит, то при нормальном давлении лишний газ начинает из воды выделяться.
Если пузырьки видны, то это говорит лишь о том, что газ выделяется быстро.
В горячей воде конечно газ выходит быстрее. Но вряд ли это значит, что в холодной газа меньше.
Как сделать водопроводную воду пригодной для питья?
Работаю в Роспотребнадзоре, читаю всё, что под руку попадётся.
Пропустить через фильтр, желательно потом прокипятить.
Со станций в трубопровод поступает питьевая вода. Всё, казалось бы, прекрасно. Но водопровод – это как правило, металлические трубы с коррозией и протечками, а следовательно, в воде появляются ненужные вещества и самое главное – бактерии. Именно поэтому нужно кипятить.
Прочитать ещё 5 ответов
Что безопаснее: бутилированная вода или вода из фильтра?
16 лет работаю в области очистки воды. Эксперт компании БВТ БАРЬЕР РУС
Вода из фильтра. Объясню почему.
Безопасной считается та вода, в которой нет вредных микроорганизмов, но при этом содержание полезных веществ в ней соответствует норме. Такую воду называют физиологически полноценной.
К сожалению, невозможно однозначно сказать, как такую воду получить – из фильтра или из бутылки. Давайте разберемся, почему.
Начнем с бутилированной воды. Ее получают двумя способами: доочищают из артезианских скважин или же полностью обессоливают, а потом минерализуют. Принцип тот же, что с цельным и восстановленным молоком.
С доочищением воды вероятность получить физиологически полноценную воду выше, чем обессоливанием и минерализацией. Какая вода в бутылке — написано на этикетке. Поэтому перед покупкой обращайте внимание на следующие моменты:
- наилучшая вода – высшей категории, об этом должно быть написано;
- откуда вода: из скважины или водопровода? Часто в бутылки разливают водопроводную воду, которая течет у вас из фильтра;
- минеральный состав. Должны быть указаны значения «от и до», а не «менее чем». Качество воды тем выше, чем уже интервал и больше контролируемых параметров. В норме общая минерализация — в пределах 200—500 мг/л
Соответственно, первый риск с бутилированной водой – выбрать правильную воду по составу. Второй риск — ее хранение и транспортировка.
Чаще всего вода хранится и перевозится в пластиковой таре, которая может выделять органические соединения, а если был нарушен технологический процесс, то могут быть обнаружены и бактерии.
Еще больше рисков при использовании возвратной тары на 19 л. Такие бутыли подвержены биологическому загрязнению, и их необходимо регулярно и правильно мыть и стерилизовать, что не все производители делают. Ну и использование пластиковой тары – это неэкологично.
Теперь про фильтры. Плюс фильтра в том, что вода всегда свежая. Она не хранится и не транспортируется, что снижает риски того, что в нее что-то попадет после очистки. По сути, это домашняя установка по производству очищенной воды.
Рисков с фильтром два.
- Следует помнить, что он предназначен только для доочистки городской водопроводной воды. Если вы доочищаете воду из колодца, скважины и другого природного источника, то необходимо проверить состав воды в нем и использовать специальные кассеты.
- Безопасность пользования фильтром напрямую зависит от регулярности смены фильтроэлементов. Вода будет недоочищена, если пропускать ее через фильтр после того, как ресурс истечет.
Для меня использование фильтра более безопасно, так как я сама контролирую процесс. Я знаю, какая вода по составу течет из моего крана – я выбрала правильный фильтр – я регулярно меняю картриджи. При соблюдении этих условий фильтр обеспечивает мне и моей семье чистую, вкусную и безопасную воду, которая всегда под рукой. Ну и вода из фильтра значительно дешевле бутилированной.
Прочитать ещё 8 ответов
Почему столько умных людей вроде толково обсуждают проблемы в стране и обществе, а лучше не становится? Власть не ворует меньше, общество не становится добрее и умнее? Разум бессилен против зла?
Клинический психолог.
Стараюсь жить по принципу-
«Любой вопрос уместен, если…
Мне кажется, случается так, из-за отсутствия таких четких границ и определений понятий «добрее» «умнее» и что такое вообще «зло»?
для каждого отдельного человека это все разные вещи, так же каждый человек видит мир с разных точек и что кажется нормальным внутри его профессии, круга общения, совсем не нормально!
Так же не понятно, где этот ум? Как его определять, увы, но мир меняют те, кто делает, а не разговаривает и пускается в рассуждения (их дело тоже важное, но делают не они), очень прикольно сидеть в италии на собственной вилле и говорить, что народу нужно то-то и то-то, это не хорошо и не плохо, просто так происходит.
Прочитать ещё 79 ответов
Источник
Движение потоков в сооружениях водоочистки с аэрацией (например, аэротенк, аэрофильтр, аэрируемая песколовка) создают технологическую особенность. Основным процессом, в физическом понимании аэрации, является движение пузырьков воздуха снизу вверх. Рассмотрим всплывание пузырька воздуха в жидкости, находящейся в состоянии покоя.
Предположим, что пузырёк воздуха в жидкости имеет форму шара [1].
На всплывающий пузырёк действуют три силы: сила тяжести Fт, архимедова сила Fа и сила сопротивления Fc (рис. 1). В проекции на вертикальную ось OY подъёмная сила Fп равна:
Силы выражаются в ньютонах (Н).
Рассмотрим действие сил при равномерном движении пузырька в воде.
Сила Архимеда (выталкивающая сила) приводит пузырёк в движение вверх, при этом диаметр пузырька увеличивается, достигая своего максимума на поверхности воды.
Сила Стокса (сила трения) при движении пузырька действует в направлении, противоположном силе Архимеда, и направлена сверху вниз.
Сила тяжести действует в условиях ускорения свободного падения и направлена сверху вниз.
Сила Стокса возникает в результате взаимодействия жидкости с пузырьком и равна силе трения, на преодоление которой затрачивается работа.
Разность энергий двух состояний пузырька до начала совершения работы и после — это работа как избыточная свободная энергия. С точки зрения гидростатики дополнительная потенциальная энергия равносильна динамическому напору.
При условии сжимаемости воздуха и при движении пузырька вверх наружное давление на стенки пузырька будет меняться с высотой, а диаметр пузырька будет увеличиваться. Расширение воздуха в пузырьке может происходить либо изотермически, либо адиабатически. Поскольку размер пузырька определяют условия гидростатики и силы Стокса, то принимаем расширение воздуха в пузырьке как изотермическое, поэтому размеры пузырька должны быть достаточно малыми.
Запишем условие для изотермического процесса при вертикальном всплытии пузырька воздуха:
pV = const, (2)
где p — давление жидкости, Па; V — объём жидкости, м³.
Если p0 — атмосферное давление [Па], то давление на глубине h [м] в жидкости плотностью ρ [кг/м³] будет равно (p0 + ρgh), где g — ускорение свободного падения, g = 9,81 м/с2; ρ — плотность жидкости, кг/м³; h — глубина, м.
Согласно закону изотермического расширения пузырька (2) на глубине слоя жидкости найдём радиус пузырька:
где r0 — радиус пузырька на поверхности воды, мм.
Пузырёк движется со скоростью v в жидкости, характеризуемой динамической вязкостью [Па·с]. Движение сферического пузырька в жидкости, которая рассматривается как непрерывная среда, и размеры которого (пузырька) значительно превышают размеры молекул среды, описывается уравнением Стокса для вязкого сопротивления:
где Fc — сила Стокса, Па; м — динамическая вязкость, Па·с или Н·с/м²; v — скорость всплытия пузырька, м/с.
Сила Архимеда Fа (подъёмная сила для пузырька) определяется из выражения
и она равна силе Стокса.
Сила тяжести равна:
где m — масса пузырька, кг.
Сила тяжести зависит от геометрических размеров пузырька. Эта сила крайне мала в сравнении с силами, действующими на пузырёк воздуха в воде, следовательно, значением силы тяжести можно пренебречь.
Скорость всплывания пузырька находится по уравнению:
От шарообразной формы переходим к изменению форм пузырька [2, 3].
Пузырёк находится в движении во время подъёма до поверхности воды. При этом пузырёк воздуха принимает шарообразную форму за счёт действия сил поверхностного натяжения.
Кроме того, изменение давлений сред (внутренней и внешней) пузырька приводит к деформации его поверхности, что способствует колебанию пузырька.
Применительно к единичному всплывающему пузырьку, на границе раздела фаз возникает разность давлений Δр, описываемая уравнением:
где р1 и р2 — давления двух фаз на глубине, Па; σ1,2 — поверхностное натяжение на границе двух фаз, Н/м; Rк — радиус кривизны поверхности рассматриваемого пузырька, м.
В результате увеличения объёма и изменения формы пузырька возникают его колебательные движения. Траектория всплытия пузырька принимается смещающейся относительно вертикали и носит волновой характер (рис. 2).
Теперь известны все величины, определяющие силу Стокса, что позволяет вычислить работу, совершаемую всплывающим пузырьком.
Вертикальное направление всплывания пузырька выберем за ось Oy.
Увеличение размеров и изменение формы пузырька передаётся окружающей пузырёк жидкости. Тем самым возникает суммарная работа dA и приращение свободной энергии согласно силам, действующим на пузырёк (рис. 1).
Поэтому приращение свободной энергии du в пересчёте на один пузырёк определится равенством:
где du и dA выражаются в джоулях (Дж).
Используя в формуле (9) выражения для силы Стокса (4), радиуса пузырька (3) и скорости всплытия пузырька (7), получаем следующий результат:
Для расчёта свободной энергии пузырьков введём функцию распределения f (r), которая представляет собой плотность вероятности обнаружения размера пузырька в единичном объёме между пузырьками с радиусами r и (r + dr).
Количество пузырьков с такими размерами в объёме dV будет равно f (r)drdV, поэтому их вклад в свободную энергию запишется как:
Помня, что V0 = 4/3(πr03), и интегрируя по всем возможным размерам пузырьков, получаем:
здесь r_ 03 — среднее значение куба радиуса пузырька на уровне поверхности жидкости, мм³; количество пузырьков в единице объёма жидкости, шт.
Термодинамическая связь параметров системы определяет давление р в системе как производную свободной энергии по объёму. Избыточное давления жидкости тогда составит:
Рассмотрим всплытие пузырька воздуха в потоке жидкости при ламинарном режиме течения.
На рис. 3 представлена схема воздействие потока жидкости на вертикальное всплывание пузырька воздуха. Под воздействием распределения скоростей потока v = f(h) происходит смещение пузырька от вертикальной оси Oy. Согласно основным законам гидродинамики распределение скоростей зависит от кинетической энергии потока [3, 4]. По сечению потока происходит распределение скоростей, которые зависят от сопротивления между слоями жидкости при движении.
Нижние слои потока имеют сопротивление движению за счёт шероховатости дна, а движение верхнего слоя замедляется на границе раздела фаз «вода-воздух».
Обозначим через a [мм] расстояние от оси Oy до всплывшего пузырька на поверхности жидкости, а через b [мм] расстояние от оси Oy до всплывающего пузырька, максимально сместившегося по направлению движения жидкости.
Разница между a и b всплывающего пузырька зависит от скорости потока. Тогда выражение (14) запишется как
Полученная математическая зависимость позволяет более точно осуществить численные эксперименты на определённом этапе проектирования аэрационных сооружений систем водоочистки.
Эти действия направлены на нормализацию неустойчивости работы аэрационных сооружений и на определение оптимальных условий технологического процесса.
Выводы
1. Произведён анализ воздействия физических факторов на движение пузырька воздуха в воде, основанный на изотермическом процессе.
2. Получено уравнение, в котором приводится термодинамическая связь в определении давления в системе, как производная свободной энергии в потоке воды с учётом гидродинамических отклонений.
3. Использование полученного выражения позволяет повысить эффективность процесса водоочистки с применением аэрации.
Источник
Что может «выудить» врач из случайно открытого учебника по физике на странице «газы в жидкости»? За приятным вкусом газированных напитков и их игристостью скрываются разрушительные процессы. И они, по действию на желудок, сравнимы с распространением фронта ударной волны при сильном взрыве.
«Бомбы» в стакане или вся правда о газировке и о пузырьках в ней
Газировка! Любите ли вы ее так, как люблю ее я? ГА-ЗИ-РОВ-КА! Много лет не пью газированные напитки. Но каждый раз при этом слове хочется зажмуриться и оказаться в детстве. Там, где мне 5 лет, большие банты на косичках и ощущение беззаботного и безмятежного счастья! И это детское счастье усиливалось газировкой и хрустящим картофелем, которые приносил папа. «Нет, нет. Какой еще картофель?», — перебивает меня муж, — «газировка и мороженое! Вот— незабываемый вкус детства!»
Газированные напитки: почему употреблять их очень вредно
Вкус детства у каждого свой. А газировка — неизменный и главный компонент. С тех пор, как в 1767 году английский химик Дж. Пристли впервые сумел насытить раствор углекислым газом и получил первую бутылку искусственной газированной воды. Вскоре появились первые сатураторы — аппараты для насыщения воды углекислым газом. И газированная вода стала любимым прохладительным напитком детей и взрослых.
Газированные напитки
Это вид жидкостей, в состав которых входят вода и углекислый газ. Нужный вкус напитку дают добавки (сахар, ароматизаторы, красители и т.д.) Разновидностей газированных напитков много. Безалкогольные: газированная вода (лимонад), минеральная вода, квас. Алкогольсодержащие: пиво, шампанское и игристые вина, сидр и др. Технологии их изготовления разные, а привлекают потребителей приятный вкус и игристость — пузырьки. Термином «газировка» буду пользоваться в широком смысле слова — обозначив все напитки, насыщенные газами.
Мой рассказ о пузырьках в газировке. В задачи этой статьи не входит рассмотрение влияния на здоровье других компонентов газированных вод (сахара, соды, лимонной или любой другой кислоты, алкоголя и других добавок).
Пузырьки в жидкости — это непростое и небезопасное явление
Об этом впервые я услышала на лекции в медицинском институте. Обобщенно и без подробностей рассказывали нам о механизме негативного действия пузырька на стенки желудочно-кишечного тракта. Пузырьки разрываются. И этим повреждают стенки пищевода и желудка. Эту информацию я повторяла каждому пациенту, у которого причиной гастрита могла быть любовь к газированным напиткам. Некоторые пациенты не понимали зачем им эти сведения и спрашивали: ведь можно лечиться таблетками?
По мнению врачей, образно выражаясь, «запивать таблетки газировкой» — не правильно. Потому что самый надежный метод лечения в таких случаях — исключить повреждающий фактор из питания. Это лучший выбор по сравнению со страданиями от болей в животе, постоянными походами к врачам и глотанием лекарств.
Но вот что удивляет врачей. Люди, которые рассказывают, что боли в животе начинаются после употребления газировки, баловали своих детей… да, да, газировкой! Это — парадокс.
Почему так происходит?
Если взглянуть на проблему чуть шире, то увидим, что взрослые люди часто страдают из-за привычек, привитых им в детстве.
Родители балуют детей водой с газами: за «хорошее» поведение, для создания праздничного настроения при посещении музеев и театров, на день рождения и т.д. У детей формируется своеобразный признак праздника — психологического благополучия — наличие газировки. Так газировка становится «вкусом детства»! Физиолог и нобелевский лауреат И.П.Павлов блестяще показал, как формируются условные рефлексы.
Так и в нашем случае. В мозге возникает стойкая ассоциация газировки со счастьем, безмятежностью, радостью и атрибутами детства. Некоторые пациентки жаловались, что если идут в магазин в плохом настроении, то приносят из магазина бутылку газировки. И «обнаруживают» нежелательный продукт только дома. Они сами удивлялись, что подсознательно приносят домой «кусочек счастья».
Действие «вкусных» пузырьков
Итак, пузырьки в жидкости. Каждый человек видел, как пузырьки в газировке движутся вверх и исчезают на поверхности. Если бутылку потрясти перед открытием, то можно получить фонтан — вот какая мощная сила скрыта в бутылке.
Недавно ко мне руки попало учебное пособие «Законы физики». Случайно открыла книгу на странице с заголовком «Схлопывание пузырьков в жидкости». Я заинтересовалась, потому что вспомнила своих пациентов: и что же пишут физики? Все, что происходит с пузырьком в жидкости описывает раздел физики «Гидродинамика». Подробно и в формулах
ГИДРОДИНАМИКА
Когда в жидкости образовалась пустая сферическая полость, то на нее влияет давление жидкости. И под влиянием окружающего давления, полость стремительно заполняется. Этот процесс описывает формула, которая включает три физических параметра для невязкой жидкости: плотность, давление на границе и исходный радиус пузырька. И начальная полная энергия Е определяется по формуле:
Очевидный факт: в результате схлопывания пузырек исчезнет. Значит стремительно изменяются его радиус, границы полости. У этого процесса есть скорость и давление жидкости. Закон гидродинамики описывает этот процесс так:
Наступает момент и пузырек воздуха исчезает. Это — конечный результат схлопывания, радиус равен нулю. Физики применяют термин «фокусировка полости». При этом процессе резко возрастают скорость движения границы и давление. А вместе с ростом давления происходит накопление (кумуляция) плотности энергии. Далее в учебнике написано, что «задача о схлопывании пустой сферической полости в жидкости связана с задачей о сильном взрыве в атмосфере. Процесс схлопывания отражает обращение во времени процесса распространения фронта ударной волны при сильном взрыве. В итоге радиус полости изменяется со временем» так:
А скорость границы полости:
Скажу честно, что в этой терминологии трудно разобраться. Особенно людям, далеким от науки.
Однако слова «сильный взрыв» и «распространение фронта ударной волны»в тексте учебного пособия настораживают. Становится понятно, что действие пузырька в газировке не так уж и безобидно. Оно близко к сильному взрыву в атмосфере и распространению взрывной волны…
Изложение в таких в “красках” и эпитетах законов поведения газа в жидкости превращает газировку в боевые вещества! Бр-р-р!
Действие пузырька в газировке близко к сильному взрыву в атмосфере и распространению взрывной волны
Кроме того, пример схлопывания пузырька (как пустой полости) в жидкости показывает явление «неограниченного накопления энергии (кумуляции)». Возникает логичный вопрос: куда направлена эта энергия?
В физике изучение явления схлопывание пузырьков в жидкости представляет практический интерес. Так как «Это причина быстрого износа лопастей гребных винтов гидротурбин, которые подвергаются кавитации. Кавитация – схлопывание пузырьков на металлической поверхности и интенсивное разрушение металла.»
Вы только представьте себе: пузырьки разрушают металлические лопасти гребных винтов и гидротурбин! А теперь представьте, что пузырьки воздействуют на стенку желудка человека! Что там происходит?
Миллионы взрывов на стенке желудка
- стенка желудка
Металл прочнее стенки желудка. Толщина стенки желудка всего 3-4 мм (максимально до 8 мм). В желудке пища соприкасается с эпителиальным слоем слизистой оболочки стенки желудка. Всего у желудка четыре слоя — внутренний слизистый, подслизистый, мышечный и наружный серозный. Хотя стенка желудка устойчива к воздействию пищеварительных ферментов, она не рассчитана на воздействие грубых частиц — чипсов и сухариков; токсичных жидкостей —алкоголь, кислоты, щелочи. В норме пища в желудок попадает тщательно разжеванная (измельченная) и «смоченная» большим количеством слюны — в кашицеобразном состоянии.
- последствия схлопывания пузырька
Мы уже знаем из предыдущей части, что при схлопывании пузырька в жидкости выделяется количество энергии, сопоставимое с энергией взрывной волны. Если взрыв происходит на земле — в этом месте образуется воронка. Диаметр и глубина воронки зависят от силы взрыва (или мощности заряда). В газировке пузырьки маленькие. Но их много! Кроме того, если сопоставить размер пузырька с толщиной стенки желудка или эпителиального слоя, то сила воздействия на эпителий оказывается катастрофической! Это трудно представить: миллионы взрывов на эпителиальных клетках стенки желудка!
- чипсы как кирпич
А если газировку заедать чипсами… Эффект сравним с действием кирпича на коленку. Если потереть коленку кирпичом, то кожа поцарапается! И желудок не выдерживает такого «обращения» — стенка повреждается. Развивается гастрит. Появляются боли в животе после еды. А это повод обратиться к врачу!
У людей, которые пьют газированные напитки больше трех раз в неделю, при гастроскопии видны признаки воспаления поверхностного слоя (поверхностный гастрит). И могут быть даже множественные эрозии. В этом случае требуется лечение. Для предупреждения обострений гастрита нужно изменять пищевые привычки и пристрастия к еде — отказаться от тех продуктов, которые расстраивают здоровье!
Заключение и рекомендации
Газированные напитки наносят вред здоровью. Чем чаще пьем газировку — тем больший вред себе наносим. К сожалению, это так. Об этом важно знать каждому человеку.
Родители любят своих детей. И, конечно, хотят баловать вкусненьким! Ни один родитель не положит ребенку в тарелку гранату. Теперь вы знаете, что пузырьки в газированных напитках — разрушительная сила. Пожалуйста, любите своих детей и не предлагайте им «бомбы в стакане»!
Часто люди задают вопрос: «А если редко пить газировку?»
Это трудное решение: стоит ли поощрять детей такими продуктами как газированные напитки. Кроме пузырьков они содержат чрезмерное количество сахара, лимонной кислоты и других добавок. Равно как и чипсы-«кирпичи» или сухарики. Аргументы «если редко, то можно все» здесь не работают.
Одна знакомая рассказывала, что ее муж (взрослый человек и уже пенсионер) любит есть осетрину с газировкой — в детстве мама водила его в театр и в буфете покупала бутерброд с осетриной и лимонадом! Взрослые и серьезные люди, беспомощно разводят руками в кабинете врача и рассказывают, что желание «баловать себя газировкой и чипсами» становится неосознаваемой пищевой привычкой, которая слабо поддается контролю. В период плохого настроения человек «лечится» чипсами и газировкой. В результате получает боли в животе и снова идет к врачу. Замкнутый круг!
Пищевые привычки, вредные и полезные, родители формируют у детей с раннего детства. И эти привычки ваши дети привьют своим детям!
Болезнь проще предупредить!
Профилактика — сохранит здоровье. Если сознательно и ответственно отказаться от напитков, содержащих пузырьки, то это поможет предотвратить повреждение желудка и пищевода.
Много успешных примеров, когда диета помогает изменить людям жизнь. Не так давно я встретила пациентку, которую лечила лет 15 назад. Она радостно сообщила, что перестала ходить к гастроэнтерологам. Когда-то эрозии, язвы и боли в желудке изводили эту женщину много лет подряд. Она постоянно принимала лекарства, но ограничения в питание не вносила. Стоило большого труда убедить ее исключить «вредные» продукты. Она не верила, что «так просто» можно вылечить болезнь, которая не хотела отступать так много лет.
Все же, в качестве эксперимента, она согласилась на 2 месяца изменить стиль питания. Простые правила правильного питания привели к желаемому результату: никаких «привычных» болей не было ни через полгода, ни через год, ни через два года. За 15 лет у нее не было обострений!
Лучшее решение — исключить газированные напитки. В этом случае желудок получит надежную защиту от действия пузырьков, кислот и др.
«Мягкие» меры: — никогда не пить газированные напитки до еды (на голодный желудок); — никогда не запивать еду холодными газированными напитками; — пить газированные напитки как можно реже.
Никогда не поздно выработать новые полезные привычки, чтобы улучшить здоровье. Это доступно каждому.
Берегите себя и своих близких!
Ольга Парфенова
Изображения в статье: Светлана Бурученкова
Источник Эконет.ру
Больше полезных материалов →
Источник