Номер 5, страница 142 - гдз по физике 7 класс учебник Башарулы, Тезекеев

5. Каково устройство башенного водопровода? Почему водонапорную башню устанавливают на самом высоком месте?

Каково устройство башенного водопровода?

Башенный водопровод представляет собой систему для снабжения водой потребителей, использующую гравитационный принцип. Его основные компоненты:

1. Водозаборное сооружение: Место, откуда забирается вода, например, артезианская скважина, река или озеро.

2. Насосная станция: Система насосов, которая поднимает воду из источника и закачивает ее в резервуар водонапорной башни.

3. Водонапорная башня: Высокое инженерное сооружение, состоящее из опоры и большого бака (резервуара) для воды на самом верху. Башня выполняет две ключевые функции: создание запаса воды для покрытия пиковых нагрузок и поддержание постоянного давления в водопроводной сети.

4. Водопроводная сеть: Разветвленная система труб, по которым вода под действием силы тяжести поступает из бака башни к конечным потребителям (в жилые дома, на промышленные объекты и т.д.).

Принцип работы заключается в следующем: насосы периодически включаются для заполнения бака башни. Вода, находящаяся в баке на большой высоте, обладает значительной потенциальной энергией. Эта энергия преобразуется в давление, под действием которого вода самотёком распределяется по водопроводной сети. Уровень воды в башне регулируется автоматически, обеспечивая стабильный напор.

Ответ: Башенный водопровод состоит из водозаборного сооружения, насосной станции, водонапорной башни с резервуаром наверху и разводящей водопроводной сети. Насосы закачивают воду в башню, а оттуда она под действием силы тяжести поступает по трубам к потребителям, создавая необходимое давление в системе.

Почему водонапорную башню устанавливают на самом высоком месте?

Водонапорную башню устанавливают на самом высоком месте в обслуживаемой местности (например, на естественной возвышенности или холме), чтобы максимально эффективно использовать силу тяжести для создания давления в водопроводной сети. Это объясняется следующими физическими законами:

1. Принцип сообщающихся сосудов. Водопроводная система, включающая башню и трубы в домах, действует как система сообщающихся сосудов. Согласно этому принципу, вода в системе не может подняться выше уровня воды в резервуаре башни. Размещение башни на возвышенности обеспечивает максимально высокий уровень воды, что позволяет гарантированно доставлять ее даже на верхние этажи самых высоких зданий в зоне обслуживания.

2. Гидростатическое давление. Давление, создаваемое столбом жидкости, прямо пропорционально его высоте. Это давление рассчитывается по формуле: $p = \rho \cdot g \cdot h$, где $p$ — давление, $\rho$ — плотность воды, $g$ — ускорение свободного падения, а $h$ — высота столба воды (то есть разница высот между уровнем воды в баке и точкой водоразбора). Установка башни на самом высоком месте позволяет максимально увеличить значение $h$ для всех потребителей, тем самым создавая наибольшее возможное давление в сети естественным путем.

3. Энергоэффективность и надежность. Создание высокого давления за счет гравитации позволяет воде самотеком преодолевать большие расстояния и потери на трение в трубах. Это исключает необходимость установки дополнительных подкачивающих насосов по всей сети, что значительно снижает энергопотребление и эксплуатационные расходы, а также повышает общую надежность системы водоснабжения.

Ответ: Водонапорную башню устанавливают на самом высоком месте, чтобы создать максимальное гидростатическое давление в водопроводной сети за счет большой высоты столба воды. Это обеспечивает стабильную и надежную подачу воды под достаточным напором ко всем потребителям без необходимости использования дополнительных насосов.