Номер 1, страница 65 - гдз по физике 7 класс контрольные и самостоятельные работы Громцева

Глава 3. Давление твёрдых тел, жидкостей и газов. Самостоятельные работы. СР-34. Поршневой жидкостный насос. Гидравлический пресс. Вариант № 2 - номер 1, страница 65.

Решение.

1. Атмосферное давление играет фундаментальную, ключевую роль в работе поршневого насоса, обеспечивая подъем жидкости из источника в цилиндр. Принцип действия насоса, связанный с атмосферным давлением, можно описать следующим образом:

1. Такт всасывания (движение поршня вверх).
Когда поршень движется вверх, объем пространства под ним в цилиндре увеличивается. Это приводит к созданию разрежения, то есть давление в этой полости становится значительно ниже, чем атмосферное давление снаружи. В это же время на открытую поверхность жидкости в источнике (например, в колодце) действует постоянное атмосферное давление.

2. Действие разности давлений.
Возникшая разность давлений (высокое атмосферное давление на поверхность жидкости в источнике и низкое давление под поршнем) создает силу, которая "выдавливает" жидкость из источника вверх по всасывающей трубе. Жидкость, поднимаясь, давит на всасывающий клапан, открывает его и заполняет полость цилиндра под поршнем.

3. Такт нагнетания (движение поршня вниз).
Когда поршень начинает движение вниз, он сжимает жидкость в цилиндре. Давление жидкости резко возрастает, что приводит к закрытию всасывающего клапана (предотвращая ее уход обратно в трубу). Когда давление в цилиндре превысит давление в нагнетательной трубе, открывается нагнетательный (выходной) клапан, и жидкость выталкивается из насоса.

Таким образом, поршневой насос не "всасывает" воду в прямом смысле этого слова. Он лишь создает условия (область низкого давления), а основную работу по подъему воды от источника до насоса выполняет именно сила атмосферного давления. Если бы не было атмосферы, такой насос не смог бы поднять воду даже на сантиметр.

Именно поэтому существует теоретический предел высоты всасывания, который определяется величиной атмосферного давления. Нормальное атмосферное давление ($p_{атм} \approx 10^5$ Па) способно уравновесить столб воды высотой $\text{h}$, которую можно рассчитать по формуле $p_{атм} = \rho g h$. Для воды ($ \rho \approx 1000 $ кг/м³) эта высота составляет примерно $10.3$ метра. На практике из-за потерь и невозможности создать идеальный вакуум максимальная высота подъема воды составляет около 7-8 метров.

Ответ: Атмосферное давление играет роль внешней силы, которая "заталкивает" воду из источника в цилиндр насоса. Это происходит, когда поршень при движении вверх создает в цилиндре область пониженного давления. Без атмосферного давления поршневой насос не смог бы поднять воду на высоту.