לא חידה, קושיה על לחץ מים

[toy4FUN]

ידוע כי מים אינם דחיסים.
אני לא מדבר כרגע במישור האקדמי - ברור שאם אפעיל כח בלתי סביר, הרווחים בין מולקולות המים יידחסו וכך המים יתפסו פחות נפח.
בעולם האמיתי, קרי - לחץ בתוך מערכת קירור של רכב, המים לא ידחסו לעולם.

לשם הקושיה - יש לי צינור נניח באורך 10 מ', בתחילתו שסתום, לאחר השסתום משאבה ובסוף הצינור - פקק.
הצינור מולא במים ונוקז מאויר.
אני מפעיל את המשאבה ובונה לחץ. לאחר שהגעתי נניח ל-50 אטמ' אני סוגר את השסתום ומפסיק את המשאבה.

הקושיות:
1. האם התווספו לצינור מים? ע"פ התיאוריה - לא.
2. איזה לחץ יש כרגע בצינור? ע"פ התיאוריה - אין לחץ.

דעתכם?

[shlomomos1]

קודם כל - מים לא דחיסים! בטח לא ב 50 אטמוספרות. בתהליכים של סינטור אבקת מתכת מגיעים גם ל 1000 אטמוספרות. בכל אופן זה לא מקור הטעות שלך.

ברגע שאתה דוחס מים לצינור בדוגמה שלך, הלחץ דוחף את דפנות הצינור שמחזיר "דחיפה" זהה - לפי החוק השלישי של ניוטון - פעולה ותגובה. זה נובע מ"התנפחות" הצינור שאלסטיות החומר שלו מנסה להחזיר אותו למצבו המקורי ולוחצת על הנוזל. לכן:
1. כן הוספת מים לצינור (במעט שהוא התנפח)
2. יש לחץ גבוה - ביחס ישר לכמות שניפחת בה את הצינור

[toy4FUN]

כמו שציינתי, ידוע לי כי ב-50 אטמ' המים לא ידחסו.
אני מבין כי אם הצינור לא התנפח, לא התווספו מים לצינור.
השאלה היא - האם יהיה לחץ של 50 אטמ' לאחר סגירת השסתום והפסקת המשאבה?
מי "שומר" על הלחץ הזה אם הוצאנו את המשאבה מהמעגל? הרי המים לא דחיסים כמו אויר....

[talw]

תוציא את המילה ״דחיסה״ מהמשוואה ותשתמש במילה ״לחיצה״ ,תראה איך הכל מסתדר לך פתאום.
דמיין בריכה עמוקה מאוד של מיים ,שום דבר לא מתנפח,הכל סטטי,כל 10 מטר שהצוללן צולל לעומק הבריכה המיים ״לוחצים״ עליו עוד לחץ של אטמוספירה.
בלי משאבות בלי שסתומים,ואפילו ללא כל פעולה.

[shlomomos1]

כמו שציינתי, ידוע לי כי ב-50 אטמ' המים לא ידחסו.
אני מבין כי אם הצינור לא התנפח, לא התווספו מים לצינור.
השאלה היא - האם יהיה לחץ של 50 אטמ' לאחר סגירת השסתום והפסקת המשאבה?
מי "שומר" על הלחץ הזה אם הוצאנו את המשאבה מהמעגל? הרי המים לא דחיסים כמו אויר....

כמו שכתבתי - מה שלוחץ על הנוזל זו האלסטיות של דפנות הצינור.
אם הצינור היה פלסטי ומתנפח לצורתו החדשה בלי אלסטיות - דמיין מפלסטלינה - לא תצליח להעלות לחץ.

[toy4FUN]

אני יותר מכוון למערכת צינורות מתכת סגורה, כמו ספרינקלרים, שמשאבת מים בונה בה לחץ.
דעתי היא שאם אסגור את שסתום היציאה של המשאבה, במערכת לא יהיה לחץ כלל.

[shlomomos1]

אני יותר מכוון למערכת צינורות מתכת סגורה, כמו ספרינקלרים, שמשאבת מים בונה בה לחץ.
דעתי היא שאם אסגור את שסתום היציאה של המשאבה, במערכת לא יהיה לחץ כלל.

אם זו דעתך, אז תשובה טכנית אינה רלוונטית, תמשיך להחזיק בדעתך.

על דעות כבר נאמר: An opinion is like an ass hole - everyone has one

[asafk]

ברגע שבנית לחץ במערכת, ואתה סוגר אותה - הלחץ נשאר במערכת. לא משנה ממה הוא נוצר. הדרך היחידב לשחרר לחץ היא לשחרר את הנוזל למאגר פתוח לאטמוספרה.

אסף.

[toy4FUN]

[QUOTE=shlomomos1;484498]אם זו דעתך, אז תשובה טכנית אינה רלוונטית, תמשיך להחזיק בדעתך.

על דעות כבר נאמר: An opinion is like an ass hole - everyone has one[/QUOTE[

יש נימה של כעס בדבריך על זה שאני מחזיק דיעה. מזכיר לך שבדמוקרטיה כל אחד רשאי להחזיק בדעתו המוטעית.
לענינו של דבר - העליתי את הקושיה מחוסר ידע שלי ואשמח לקבל תשובות טכניות.
לא מובן לי איך מים, שלא נדחסים כמו אויר, שומרים על לחץ לאחר כיהוי המשאבה.
הדבר שונה בעיני מעמוד מים שמפעיל משקל על המים שבתחתיתו.

[talw]

או קיי,קח את אותו צינור שסגור בצד אחד,בצידו השני תרתך אום ,תמלא את הצינור מיים ,קח בורג ותתחיל להבריג אותו לאום.(נצא מנקודת הנחה שיש אטימה בין האום לבורג,ומיים לא יברחו לנו דרך ההברגה).
זוית פסיעת ההברגה במכפלת המומנט על ראש הבורג מדומים ללחץ של משאבה אשר לוחצת את הנוזל לצינור.
אם יש לך עוד אום על הבורג ,סגור אותו כלפי האום המרותך כדי לאחוז את מומנט הפיתול של הבורג,אום זה מדומה לשסתום אותו רצית.
מה אתה אומר ?
הלחץ בתוך הצינור יישמר ?
השאלה הבאה שלך היא שהבורג לא אמור להתברג לאום אם המיים לא נדחסים ?
נכון,זו הסיבה שרשמתי לנעול את מומנט הפיתול...

אבל למה ללכת רחוק ?
עם מכונת שטיפה בלחץ (גרניק) יצא לך לעבוד?
תמיד יש לחץ בצינור השטיפה לפני ידית ההפעלה,בדיוק עפ״י שאלתך ,משאבת בוכנה עם שסתומים.

[shlomomos1]

[QUOTE=toy4FUN;484629]

אם זו דעתך, אז תשובה טכנית אינה רלוונטית, תמשיך להחזיק בדעתך.

על דעות כבר נאמר: An opinion is like an ass hole - everyone has one[/QUOTE[

יש נימה של כעס בדבריך על זה שאני מחזיק דיעה. מזכיר לך שבדמוקרטיה כל אחד רשאי להחזיק בדעתו המוטעית.
לענינו של דבר - העליתי את הקושיה מחוסר ידע שלי ואשמח לקבל תשובות טכניות.
לא מובן לי איך מים, שלא נדחסים כמו אויר, שומרים על לחץ לאחר כיהוי המשאבה.
הדבר שונה בעיני מעמוד מים שמפעיל משקל על המים שבתחתיתו.

סליחה, זה לא כעס, זו ציניות והיא לא במקום.
לעניננו, כתבתי את ההסבר, הלחץ נשמר בגלל התנגדות הדפנות של הצינור / מיכל / מערכת שלתוכה הכנסת נוזל בלחץ:

ארחיב :
דמיין בלון שאתה ממלא בו מים. הוא מסוגל להחזיק לחץ נמוך מאוד כי הכח שהוא מסוגל להפעיל על הנוזל נמוך.
אם תעשה אותו ניסוי עם בקבוק מים חמים (בלון יותר חזק ופחות גמיש) תוכל להגיע ללחץ גבוה יותר.
אם הבלון יהיה ממתכת ( מיכל או צינור/ות) תוכל לבנות לחץ יותר גבוה.

בקיצור: נוזל שנדחף לתוך חלל סגור בלחץ, לוחץ על הדפנות ובתגובה הדפנות לוחצות עליו ונמצא בשיווי משקל. אם בנקודה זו אתה סוגר את הכניסה הלחץ נשמר.

שלמה

[רון נחמן]

ראיתי את השרשור, והייתי קצת נבוך -
ממש לאחרונה סיימתי קורס תרמודינמיקה (1, אבל בכל זאת..), התשובה הייתה אמורה ישר להישלף לי,
ועדיין התקשיתי להסביר את זה לעצמי באופן משכנע.

התשובה אינה אינטואיטיבית, אך פשוטה - והדוגמה של talw ממחישה אותה ממש טוב.
אבל אני אלך צעד אחד קדימה:
כשאתה סוגר בורג עם מד-מומנט, אתה למעשה סוגר אותו בלחץ, נכון?
אבל איך זה ייתכן? הרי אם נוזל אינו דחיס, ברור שפלדה מחוסמת אינה דחיסה!
התשובה היא שלמרות שהבורג לא נדחס, אתה למעשה יוצר בתוכו מאמצי גזירה ומתיחה (למעשה דחיסה - מתיחה שלילית).
אותו דבר קורה גם עם מים, ואם זה עוזר אתה יכול לדמות אותם למוצק. אם, תיאורטית, היית לוקח צינור עם צד אטום, ממלא אותו עד הסוף ואז מהדק עליו בורג - היית מעלה את הלחץ (ומעלה את המאמצים בין מולקולות המים). כמובן שהדוגמא תיאורטית, כי הבורג לא היה אטום החל מהכריכה הראשונה, ועד לשלב מסוים במקום דחיסה היית מקבל פשוט בורג רטוב, אבל אני מקווה שהאנלוגיה ברורה.

[elitkh]

אתם מסתבכים לשוא.
המים לא דחיסים אבל המיכל\צנרת גמישים-גם אם הם עשויים מפלדה מחוסמת לעילא.
העלאת הלחץ אכן תגרום למערכת "להתנפח".
גם בדוגמא עם הבורג - הבורג מתנהג כמו קפיץ -עד שלב הכניעה-אבל הוא בהחלט נמתח.

[אביעד פ.]

אני לא יכול להסכים עם האמירה האחרונה.
יש מתכות פריכות, שלא "יתנפחו" לפני או בכלל שהמים יידחסו.
אני חושב שכולנו מבינים היטב מה התהליך המתרחש אבל לא יודעים להסביר אותו.
אם השקיעו אנרגיה במערכת, משמע עשו עבודה על המערכת, והמשמעות המיידית היא שהיה שינוי בנפח?
לאו דווקא. ההוספה של אנרגיה למערכת תורגמה לאנרגיה פוטנציאלית אלסטית, גם בין מולקלות המים וגם במעוותים במיכל (אם הם אפשריים בחומר הספציפי),
מעבר לזה, אנחנו לא מדברים על מערכת אידיאלית ללא איבוד חום, משמע שהאנרגיה משתחררת בצורה של חום (או קור) ולכן המצב אפשרי.
בשעת פתיחת המיכל התפשטות הנוזל תגרום לירידה חזרה בטמפרטורות בדרך כלל.
יש פה יותר וריאנטים ממה שנדמה, ולא ניתן לתאר מה קורה בצורה מדויקת, כאשר תיאור המערכת הוא צינור באורך 10 מ, ולחץ של 50 אטמ'.
חסרים הרבה נתונים.

[elitkh]

אולי זה לא אינטואיטיבי -אבל לכל חומר מוצק יש אלסטיות מסויימת -גם אם קטנה מאד.

[elitkh]

אני מסייג את עצמי-לאחר בחינה מחודשת
מים דחיסים ברמה מאד זניחה-ביחס לגמישות הצנרת.

[moshik999]

אתה אומר:"

אני מפעיל את המשאבה ובונה לחץ. לאחר שהגעתי נניח ל-50 אטמ' אני סוגר את השסתום ומפסיק את המשאבה."

ללחץ יש קשר ישיר למשאבה ואם אתה מנתק את המשאבה אתה מנתק את מקור הלחץ
משאבה זה כמו עמוד מים .
ברגע שסגרת את השסתום אין יותר לחץ בתוך הצינור (כל זה בהנחה שהצינור קשיח מאד ולא התרחב כתוצאה מהלחץ)

נניח שיש עמוד מים שבתחתית העמוד יש לחץ נניח של 2
וכמה ס"מ מתחתית העמוד יש שסתום , אם תסגור את השסתום הלחץ בתחתית כבר לא יהיה 2 הוא יהיה הרבה יותר נמוך כי ניתקת את כובדו של העמוד.

מים זה לא כמו אוויר אתה לא יכול לבנות לחץ שישמר גם כשאתה מנתק את מקור הלחץ.

בדוגמה שנתת אם תשים שעון לחץ על הצינור אתה תראה שברגע שתסגור את השסתום הלחץ ירד מיידית.

[נמרוד]

המקבילה בעולם החשמלי לתופעה שאתה מחפש נקראת קבל. הקבל הוא רכיב שנשאר טעון - למרות שאין זרם במעגל - אחרי שניתקת אותו ממקור המתח.

בהידראוליקה זה גם קיים, והמיכל הסגור שאתה מתאר מכונה אקומולטור, וקיים במערכות הידראוליות בדיוק איך שאתה מתאר אותו בפתיחת השרשור - משאבה בנתה לחץ, שסתום מנתק את המעגל (או שהמשאבה פשוט מפסיקה לפעול אוטומטית כשהלחץ הגיע לערך המתוכנן). איך זה עובד? כמו שהסבירו כאן - תמיד יש איזושהי אלסטיות במערכת - אם זה בצינורות, בגומיות, לא משנה כמה הם קשיחים, יש איפשהו נפח זעיר שהשתנה. ברגע שתפתח שסתום, או תנקב חור במערכת הסגורה שבתוכה יש לחץ - הלחץ ישתחרר מידית, אבל השינוי בנפח יהיה זעיר - לא תהיה פריצה של מים, אפילו לא זרזיף - הטיפה הזערורית הראשונה שתצא החוצה, כבר תוריד את מפל הלחץ לאפס.

לכן באקומולטור פונקציונאלי, יש מרכיב אלסטי משמעותי - למשל בוכנה שמאחוריה קפיץ, או שק של גז שכן יכול להדחס. אז האקומולטור יכול לשמר לחץ ולתת ספיקה (זרם במעגל חשמלי).

במערכת הידראולית שאין בה משאבה פועלת, או עמודת מים, או אקומלטור- "קבל" - משמעותי, גם לא יכול להיות "פיצוץ" או "שפריץ" של נוזל - הלחץ יורד לאפס עם היציאה של הטיפ-טיפה הראשונה מהסדק הראשון. ולכן אתה יכול להגיד שהאנרגיה שקלעת בתוך הצינור הסגור שלך, היא קטנה מאד - אפסית - ואתה לא יכול להוציא ממנה עבודה. אבל אל תתבלבל - גם אם האנרגיה אפסית - הלחץ אמיתי ויכול להיות גבוה מאד. ושוב, באנלוגיה לחשמל, יכול להיות מתח גבוה מאד אצור בקבל אבל כמות אנרגיה אפסית, וזרם קטן מאד כשהקבל יפרק.

רון גם נתן דוגמא שיכולה לעזור בהבנה שאין קשר ישיר בין לחץ לאנרגיה - כשאתה שם בלוק על עמוד פלדה, העמוד לא מתקצר בכלום - אבל לחץ נבנה בו ועוד איך, לחץ ששווה למשקל הבלוק חלקי שטח החתך של העמוד. הלחץ מכונה במקרה זה מאמצים בחומר, והמאמצים יכולים להיות גדולים מאד ועדיין לא להתבטא באנרגיה רבה. אם משנים את הצורה של העמוד לצורה שנקראת קפיץ, אז כן אפשר לאגור את המאמץ-"לחץ"-"מתח" ולהפיק ממנה עבודה. קפיץ זה הקבל של עולם המכאניקה.

אז לאן הולכת האנרגיה שהושקעה בבניית הלחץ, אפילו בצינור שלך שאין בו אלסטיות, או בהרמת הבלוקים והנחתם על עמוד פלדה? כמו שרון תיאר - במאמצים בתוך החומר, שיתפרצו בצורה נראית לעין אם הלחץ יעבור גבול מסויים - על ידי סדק בצינור שלך, או גומיה שתפרץ, ועל ידי קריסה מיידית של העמוד אם המשקל על העמוד יהיה גדול מידי.

[עידו לוריה]

אתה אומר:"

אני מפעיל את המשאבה ובונה לחץ. לאחר שהגעתי נניח ל-50 אטמ' אני סוגר את השסתום ומפסיק את המשאבה."

ללחץ יש קשר ישיר למשאבה ואם אתה מנתק את המשאבה אתה מנתק את מקור הלחץ
משאבה זה כמו עמוד מים .
ברגע שסגרת את השסתום אין יותר לחץ בתוך הצינור (כל זה בהנחה שהצינור קשיח מאד ולא התרחב כתוצאה מהלחץ)

נניח שיש עמוד מים שבתחתית העמוד יש לחץ נניח של 2
וכמה ס"מ מתחתית העמוד יש שסתום , אם תסגור את השסתום הלחץ בתחתית כבר לא יהיה 2 הוא יהיה הרבה יותר נמוך כי ניתקת את כובדו של העמוד.

וזה נראה לי שעור בפיזיקה מאוד מתקדמת , וסותר כל חוק פיזיקה שמוכר עד היום .
לפי מה שאתה אומר זה שאתה עומד על משקל ואתה שוקל 65 ק"ג ונניח שיש ברז כל שהוא מתחת לרגלים שלך וסוגרים אותו ( או מכבים את המשקל ) אז כבר אין לך משקל
מים או כל חומר אחר על כדור הארץ יש לו משקל סגולי ולא משנה מה יש בינו לחפץ אחר ישקול תמיד אותו דבר ליחידת נפח .
לחץ זה כוח שמופעל על יחידת שטח ( ולא בתלות או חוסר תלות של משאבה )
נסביר לכם בפשטות , לחץ קיים כל הזמן גם אם אין משאבה בכלל , נניח יש לנו מיכל מים פתוח בצידו העליון ויש לו פתח עם ברז בתחתית , גם עם הברז סגור יש לחץ במיכל בגלל שלחץ זה כוח שמופעל על יחידת שטח זה אמר שליטר מים נותן 1 ק"ג לסמ"ר , כמובן שהמיכל סגור ומחובר למשאבה אפשר לעלות את הלחץ וללכוד אותו , דרך הגב עם זה לא היה אפשרי הרבה דברים לא היו קורים בעולם כמו שהגז יגיע מהמיכל בחוץ לכירה שלכם בבית , וגם בולמים לרכב עם גז לא היו פועלים ,אקומולטורים לא היו עובדים , ועוד ועוד ,לחץ קיים גם במצב שנראה לנו שאין אותו.


עידו

[toy4FUN]

מה שהרבה יותר מעניין אותי -
ידוע כי ניתן למדוד ספיקה בצינור על ידי חיבור מכשיר מדידה, הפועל על עיקרון דופלר.
המכשיר מורכב משני מגנטים. הם מונחים על הצינור, אחד מול השני.
צד אחד שולח פעימה, הצד השני מחזיר אותה והפעימה מנותחת, כולל ההפרעות בדרך.
כך ניתן להגיע לנתון ספיקה משוערך, הקרוב למציאות.

אני מחפש שיטה, או יותר טוב - מכשיר קיים, המסוגל למדוד לחץ מים במערכת סגורה, ללא חדירה פיזית לצינור.
הווה אומר - אין אפשרות לקדוח בצינור ולחבר שעון לחץ פשוט.

הסוגיה הראשונה שהעליתי קשורה למחקר ההתחלתי - קשה לי להבין איך מים שאינם דחיסים, מסוגלים להחזיק לחץ לאחר שהמשאבה שיצרה את הלחץ כובתה והמים ננעלו במערכת סגורה.
אני מניח שלאחר ניקוז מדויק של המערכת, המערכת אינה מכניסה, או מסוגלת להכניס עוד מים למערכת, היא רק מעלה את הלחץ עליהם. עוד אני מניח כי לאחר כיבוי המשאבה וכליאת המים, הלחץ עליהם יורד לאפס.
תאוריה אחרת שמניחה את הדעת היא לאחר כיבוי המשאבה הלחץ נשאר, אולם פתיחת חריר קטן יפיל את הלחץ לאפס.
לי אין מושג מהי התאוריה הנכונה. אני מנסה ליצור קשר כרגע עם המחלקה ההידרודינמית באונ' תל אביב.