Партнеры
Вход в систему
Яндекс.Метрика
on-line
Сейчас на сайте 0 пользователей и 7 гостей.

Колебания в U-образной трубке.

172. Если U-образную трубку, на концах которой имеются открытые резервуары, нагревать и охлаждать в местах, указанных на рис., то уровень воды в трубке начнет колебаться (если только площади поверхности резервуаров больше некоторой критической величины). Уровень воды в коленах такой трубки колеблется в пределах примерно 1 мм с периодом от 20 с до 4 ч, что, в частности, зависит от поперечного сечения трубки. Казалось бы, расположение колен трубки и нагревателей совершенно симметрично, почему же в ней возникают колебания и чем определяется их период?

Ответ:
 При идеальных условиях вода в U-образной трубке вначале находится в равновесии. Однако под действием внешнего возмущения равновесие нарушается, и начинаются колебания. Допустим, в результате возмущения небольшое количество воды переместится из левого колена в правое. Тогда в левом колене холодной воды окажется больше, чем в правом, и более плотная холодная вода в левом колене будет выталкивать менее плотную теплую воду в правое. В конце концов разница в давлениях, обусловленная различием температур, скомпенсируется разностью уровней в коленах трубки, и течение жидкости прекратится. Вследствие нагревания и охлаждения трубки через некоторое время восстановится исходное распределение температур, и из-за различия уровней в коленах трубки вода начнет перетекать справа налево. Этот процесс будет периодически повторяться.
 На опыте вы можете проследить, как эти колебания зависят от размеров трубки. При этом вы обнаружите, что размеры резервуаров на концах трубки должны быть больше некоторой критической величины; в противном случае приведенные выше рассуждения окажутся несостоятельными.


Смотрите еще