2 полезных способа использовать давление водяного столба в быту

Порой элементарные знания из школьного курса физики могут помочь решить некоторые бытовые проблемы. Умение грамотно рассчитать давление водяного столба пригодится, если в дом невозможно подвести централизованное водоснабжение. В этом случае выручит установка накопительного бака. Да и многим садоводам будет полезно знать, на какую высоту поднять бочку для эффективного капельного полива.

Источник zion.town

Что такое гидростатическое давление

Если на поверхность воды действуют внешние силы, то давление в жидкости будет одинаково передаваться во всех направлениях. Так звучит основной закон гидростатики, который открыл французский ученый Блез Паскаль в 1653 году. А действует на жидкость в основном обычная сила тяжести.

В твердых телах молекулы составляют кристаллическую решетку. И, жестко связанные между собой, могут передать давление только в ту сторону, в которую действует сила, приложенная к предмету. А в состоянии покоя последняя направлена строго вниз.

В жидкостях есть относительная свобода для небольшого движения. Поэтому молекулы газа или любой жидкости могут передать давление в любом направлении. И под действием силы тяжести вода просто растекается в разные стороны, если ее движение не ограничивается стенками сосуда.

Если жидкость находится в покое, то внутри нее полностью отсутствуют касательные и растягивающие силы. Это значит, что давление столба воды направлено строго по внутренней нормали к основанию. То есть, какой бы формы не использовался бы сосуд, давление внутри него всегда будет действовать только под углом в 90 градусов относительно бортов емкости.

Источник azureedge.net

Поскольку в бытовых условиях жидкости всегда ограничены какими-либо стенками (бак, трубы), то существует зависимость давления воды от высоты столба. То есть важно, на каком расстоянии находится поверхность жидкости от точки основания, на которую направлена сила.

Смотрите также:
Каталог компаний, что специализируются на водоснабжении, канализации и сопутствующих работах

Измерение давления воды и формула для расчетов

За единицу измерения давления в жидкости принят 1 мм водяного столба. Он равен 9,8 Па (Н/м²). А на практике давление в воде измеряют в килограмм-силе на квадратный сантиметр (кгс/см²). И в этом случае единица называется одной атмосферой (1 ат). А метр водяного столба будет насчитывать 0,1 ат.

Чтобы точно рассчитать давление жидкости (P) на определенную площадь, необходимо воспользоваться формулой:

P = p × h × g

Для этого нужно знать плотность жидкости (p), высоту столба (h) и скорость свободного падения (g).

Плотность воды зависит от ее температуры. Но общепринято для любых расчетов брать усредненное значение в одну тысячу килограмм на кубический метр. Ускорение свободного падения также привыкли округлять до 10 м/см². Исходя из этих данных, будет нетрудно вычислить, сколько атмосфер имеют 10 метров водяного столба.

Источник infourok.ru

На выходе получается 10 кПа, что равно 1 технической атмосфере. Но для предельной точности нужно убрать округления и обязательно еще умножить произведение на величину атмосферного давления, действующего на поверхность воды. Правда для бытовых расчетов это необязательно.

Читайте также:
Как решить проблему падения давления воды в водопроводе

Монтаж накопительного бака

В районах, где отсутствует централизованное водоснабжение, для бытовых нужд привыкли брать воду из колодцев или скважин. Чтобы достать питьевую жидкость с глубины, необходимо использовать насос. Но каждый раз, когда нужна лишь одна кружка воды, включение помпы становиться нерентабельным.

Поэтому целесообразен монтаж накопительного бака на определенной высоте. По СНиП, а также Постановлению Правительства за №354 давление воды на выходе из крана минимально должно составлять 0,3 ат. А для этого достаточно поднять бак всего лишь на 3 метра. Для этого даже не нужно строить вышку. Достаточно воспользоваться чердачным помещением одноэтажного дома.

Один раз в определенное время бак наполняется с помощью насоса. Затем вода двигается по трубам самотеком, согласно гидростатическому закону Паскаля. И на выходе из крана будет создаваться достаточный напор, чтобы обеспечить все бытовые нужды.

Кроме проведения разводки от накопительного бака к умывальникам и туалету, необходимо выполнить еще одни обязательные действия. Независимо от того, теплый чердак или нет, нужно дополнительно хорошо изолировать емкость для жидкости. Это будет гарантией, что при усилении морозов зимой дом не останется без воды.

Источник biiom.ru

Обустройство капельного полива

Закон Паскаля давно и с успехом применяется во всех засушливых районах мира. Но наиболее эффективно его использовали в Израиле. В пятидесятые годы прошлого столетия для мелиорации там впервые стали практиковать метод, который впоследствии назвали капельным. А придумали его, чтобы сэкономить и так драгоценную влагу.

Влага к грядкам, как и прежде следовала самотеком, но теперь – дозировано и прямиком под корни растения. Для этого каждый корнеплод снабдили своей персональной «лейкой», а на емкость с водой установили заслонку с таймером. И через определенные промежутки времени саженец получает четко рассчитанную порцию питательной жидкости.

Источник prom.st

Читайте также:
Насос для повышения давления воды: виды насосов и когда появляется необходимость в них

Кроме экономии воды, метод позволил увеличить урожайность до 40 %, поскольку:

• Корни растения намного больше насыщались влагой.
• Отсутствовало переувлажнение, ведь земля вокруг оставалась сухой.
• Исключался ожог листьев, который возникает, когда солнечные лучи проходят через капли (эффект линзы).
• Сорняки не успевают распространятся, потому что их корни находятся в сухой земле.

Для каждого участка требуется рассчитать необходимое давление. И для его достижения бочка с водой поднимается на нужную высоту. Обычно достаточно разместить емкость в метре от земли. А если участок имеет склон, то можно просто установить резервуар в его верхней точке.

Читайте также:
Как определить пропускную способность трубы в зависимости от диаметра и давления воды: несколько способов на выбор

Коротко о главном

Знания школьной программы физики могут значительно облегчить жизнь и сохранить средства. Если воспользоваться законом гидростатики Паскаля, то можно обустроить систему, в которой вода будет поступать в нужную точку самотеком. Причем это может быть, как умывальник в доме, так и грядка с овощами в огороде.

Для этого потребуется подходящую по объему емкость установить на нужной высоте. А чтобы определить последнюю, необходимо воспользоваться специальной формулой, которая определяет давление водяного столба в системе. А всю работу будет делать обычная сила тяжести.