La stragrande maggioranza delle sostanze tende ad espandersi se riscaldata. Il che è abbastanza facile da spiegare dalla posizione della teoria meccanica del calore. Secondo esso, quando riscaldati, gli atomi e le molecole di una sostanza iniziano a muoversi più velocemente. Nei solidi, le vibrazioni atomiche raggiungono ampiezze maggiori e richiedono più spazio libero. Di conseguenza, il corpo si espande.
Lo stesso processo avviene con liquidi e gas. Cioè, a causa dell'aumento della temperatura, aumenta la velocità del movimento termico delle molecole libere e il corpo si espande. Durante il raffreddamento, di conseguenza, il corpo si contrae. Questo è tipico di quasi tutte le sostanze. Tranne l'acqua.
Quando viene raffreddata nell'intervallo da 0 a 4°C, l'acqua si espande. E si restringe quando riscaldato. Quando la temperatura dell'acqua raggiunge i 4°C, in questo momento l'acqua ha una densità massima, che è pari a 1000 kg/m3. Se la temperatura è inferiore o superiore a questo segno, la densità è sempre leggermente inferiore.
Grazie a questa proprietà, quando la temperatura dell'aria diminuisce in autunno e in inverno, nei bacini profondi avviene un processo interessante. Quando l'acqua si raffredda, scende verso il fondo, ma solo fino a quando la sua temperatura raggiunge i +4°C. È per questo motivo che nei grandi specchi d'acqua, l'acqua più fredda è più vicina alla superficie e l'acqua più calda affonda sul fondo. Così, quando in inverno la superficie dell'acqua gela, gli strati più profondi continuano a mantenere una temperatura di 4°C. Grazie a questo momento, i pesci possono tranquillamente svernare nelle profondità dei bacini coperti di ghiaccio.
Impatto dell'espansione dell'acqua sul clima
Le eccezionali proprietà dell'acqua quando riscaldata influenzano seriamente il clima terrestre, poiché circa il 79% della superficie del nostro pianeta è ricoperta d'acqua. A causa dei raggi del sole, gli strati superiori vengono riscaldati, che poi scendono più in basso e al loro posto compaiono strati freddi. Questi, a loro volta, si riscaldano gradualmente e affondano più vicino al fondo.Pertanto, gli strati d'acqua cambiano continuamente, determinando un riscaldamento uniforme fino al raggiungimento della temperatura corrispondente alla densità massima. Poi, man mano che si riscaldano, gli strati superiori diventano meno densi e non scendono più, ma rimangono in alto e diventano semplicemente gradualmente più caldi. A causa di questo processo, enormi strati d'acqua vengono riscaldati abbastanza facilmente dai raggi del sole.
Il volume di un corpo è direttamente correlato alla distanza interatomica o intermolecolare di una sostanza. Di conseguenza, l'aumento del volume è dovuto all'aumento di queste distanze dovuto a vari fattori. Uno di questi fattori è il calore.
Avrai bisogno
- Libro di testo di fisica, foglio di carta, matita.
Istruzioni
Leggi nel libro di testo come sono strutturate le sostanze che hanno diversi stati di aggregazione. Come è noto, uno stato di aggregazione di una sostanza differisce da un altro per evidenti differenze esterne, ad esempio come durezza, fluidità, massa o volume. Se guardi all'interno di ogni tipo di sostanza, noterai che la differenza è espressa in distanze interatomiche o intermolecolari.
Si tenga presente che la massa di un certo volume di gas è sempre inferiore alla massa dello stesso volume, e che, a sua volta, è sempre inferiore alla massa di un corpo solido. Ciò suggerisce che il numero di particelle di materia che rientrano per unità di volume è molto inferiore per i gas che per i liquidi, e anche inferiore che per i solidi. Altrimenti possiamo dire che la concentrazione di particelle di sostanze più solide è sempre maggiore di quella di sostanze meno solide, in particolare liquide o gassose. Ciò significa che i solidi hanno un accumulo di atomi più denso nella loro struttura e una distanza tra le particelle minore rispetto, ad esempio, ai liquidi o ai gas.
Ricorda cosa succede ai metalli quando vengono riscaldati. Si sciolgono e acquisiscono la proprietà della fluidità. Cioè, i metalli diventano liquidi. Se conduci un esperimento, noterai che una volta sciolto, il volume della sostanza metallica aumenta. Ricorda anche cosa succede all'acqua quando viene riscaldata e poi bolle. L'acqua si trasforma in vapore, che è lo stato gassoso dell'acqua. È noto che il volume del vapore è molto superiore al volume del liquido originale. Pertanto, quando i corpi vengono riscaldati, la distanza interatomica o intermolecolare aumenta, il che è confermato dagli esperimenti.
Alla domanda Perché l'acqua si espande di volume quando viene raffreddata, mentre altre sostanze si contraggono quando vengono raffreddate? dato dall'autore battezzarti 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 si presenta 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...
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 alcol 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, oltrepassando 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.
- Vakhrushev A.A., Danilov D.D. Il mondo intorno a noi 3. M.: Ballas.
- Dmitrieva N.Ya., Kazakov A.N. Il mondo che ci circonda 3. M.: Casa editrice Fedorov.
- Pleshakov A.A. Il mondo che ci circonda 3. M .: Istruzione.
- Festival delle idee pedagogiche ().
- Scienza e istruzione ().
- Classe pubblica ().
- Fai un breve test (4 domande con tre opzioni di risposta) sul tema “L’acqua intorno a noi”.
- Conduci un piccolo esperimento: metti un bicchiere di acqua molto fredda su un tavolo in una stanza calda. Descrivi cosa accadrà, spiega perché.
- *Disegna il movimento delle molecole d'acqua allo stato riscaldato, normale e raffreddato. Se necessario, scrivi didascalie sul tuo disegno.
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 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 espande 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, cioè modificarne lo 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.
Prevenzione della 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!
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Alessandro
2013-10-22 09:38:26
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Si sta espandendo o contraendo? La risposta è: con l'arrivo dell'inverno l'acqua inizia il suo processo di espansione. Perché sta succedendo? Questa proprietà distingue l'acqua da tutti gli altri liquidi e gas che, al contrario, quando raffreddati si comprimono. Qual è il motivo di questo comportamento di questo insolito liquido?
Fisica terza elementare: l'acqua si dilata o si contrae quando ghiaccia?
La maggior parte delle sostanze e dei materiali aumentano di volume quando riscaldati e diminuiscono di volume quando vengono raffreddati. I gas mostrano questo effetto in modo più evidente, ma vari liquidi e metalli solidi presentano le stesse proprietà.
Uno degli esempi più sorprendenti di espansione e contrazione del gas è l'aria in un pallone. Quando portiamo un pallone all'aperto con tempo sotto zero, il pallone diminuisce immediatamente di dimensioni. Se portiamo una palla in una stanza riscaldata, aumenta immediatamente. Ma se portiamo il palloncino nello stabilimento balneare, scoppierà.
Le molecole d'acqua richiedono più spazio
La ragione per cui si verificano questi processi di espansione e contrazione di varie sostanze sono le molecole. Quelle che ricevono più energia (questo accade in una stanza calda) si muovono molto più velocemente delle molecole in una stanza fredda. Le particelle che hanno più energia si scontrano molto più attivamente e più spesso hanno bisogno di più spazio per muoversi; Per contenere la pressione esercitata dalle molecole, il materiale comincia ad aumentare di dimensioni. Inoltre, ciò avviene abbastanza rapidamente. Quindi, l’acqua si espande o si contrae quando congela? Perché sta succedendo?
L'acqua non obbedisce a queste regole. Se iniziamo a raffreddare l'acqua a quattro gradi Celsius, il suo volume si ridurrà. Ma se la temperatura continua a scendere, l'acqua inizia improvvisamente ad espandersi! Esiste una proprietà come un'anomalia nella densità dell'acqua. Questa proprietà si verifica ad una temperatura di quattro gradi Celsius.
Ora che abbiamo stabilito se l'acqua si dilata o si contrae quando ghiaccia, scopriamo innanzitutto come si verifica questa anomalia. Il motivo risiede nelle particelle di cui è composto. La molecola d'acqua è creata da due atomi di idrogeno e un atomo di ossigeno. Tutti conoscono la formula dell'acqua fin dalle scuole elementari. Gli atomi di questa molecola attraggono gli elettroni in modi diversi. L'idrogeno crea un centro di gravità positivo, mentre l'ossigeno, al contrario, crea un centro di gravità negativo. Quando le molecole d'acqua entrano in collisione tra loro, gli atomi di idrogeno di una molecola vengono trasferiti all'atomo di ossigeno di una molecola completamente diversa. Questo fenomeno è chiamato legame idrogeno.
L'acqua ha bisogno di più spazio quando si raffredda
Nel momento in cui inizia il processo di formazione dei legami idrogeno, nell'acqua iniziano ad apparire punti in cui le molecole sono nello stesso ordine di un cristallo di ghiaccio. Questi spazi vuoti sono chiamati cluster. Non sono durevoli, come in un solido cristallo d'acqua. Quando la temperatura aumenta, collassano e cambiano posizione.
Durante il processo, il numero di grappoli nel liquido inizia ad aumentare rapidamente. Richiedono più spazio per diffondersi, per cui l'acqua aumenta di dimensioni dopo aver raggiunto la sua densità anomala.
Quando il termometro scende sotto lo zero, gli ammassi cominciano a trasformarsi in minuscoli cristalli di ghiaccio. Cominciano a sollevarsi. Come risultato di tutto ciò, l'acqua si trasforma in ghiaccio. Questa è un'abilità molto insolita dell'acqua. Questo fenomeno è necessario per un numero molto elevato di processi in natura. Lo sappiamo tutti, e se non lo sappiamo, ricordiamo che la densità del ghiaccio è leggermente inferiore alla densità dell'acqua fresca o fredda. Grazie a ciò, il ghiaccio galleggia sulla superficie dell'acqua. Tutti i corpi idrici iniziano a congelarsi dall'alto verso il basso, il che consente agli abitanti acquatici sul fondo di esistere tranquillamente e non congelarsi. Quindi ora sappiamo in dettaglio se l’acqua si espande o si contrae quando congela.
L’acqua calda congela più velocemente dell’acqua fredda. Se prendiamo due bicchieri identici e versiamo in uno l’acqua calda e nell’altro la stessa quantità di acqua fredda, noteremo che l’acqua calda si congela più velocemente dell’acqua fredda. Questo non è logico, sei d'accordo? L’acqua calda deve raffreddarsi prima che inizi a congelare, ma l’acqua fredda non è necessario. Come spiegare questo fatto? Gli scienziati fino ad oggi non possono spiegare questo mistero. Questo fenomeno è chiamato “Effetto Mpemba”. Fu scoperto nel 1963 da uno scienziato della Tanzania in circostanze insolite. Uno studente voleva prepararsi un gelato e ha notato che l'acqua calda si congela più velocemente. Lo ha condiviso con il suo insegnante di fisica, che all'inizio non gli credeva.