Номер 2, страница 93 - гдз по физике 7 класс рабочая тетрадь Минькова, Иванова

а) Для чего служат барометры?

Барометры — это приборы, предназначенные для измерения атмосферного давления. Значение атмосферного давления является важным параметром для составления прогнозов погоды, так как его изменения (повышение или понижение) указывают на смену погодных условий. Например, падение давления часто связано с приближением циклона и ухудшением погоды, а рост давления — с установлением ясной и сухой погоды. Кроме того, барометры используются в качестве высотомеров (альтиметров) в авиации и альпинизме, поскольку атмосферное давление закономерно убывает с увеличением высоты над уровнем моря.

Ответ: Барометры служат для измерения атмосферного давления.

б) Для чего служат манометры?

Манометры — это приборы, которые используются для измерения давления жидкостей и газов, находящихся в замкнутых пространствах. В отличие от барометров, они измеряют не абсолютное, а избыточное давление, то есть разницу между давлением в системе и окружающим атмосферным давлением. Манометры находят широчайшее применение в технике, промышленности и быту для контроля давления в водопроводах, газопроводах, паровых котлах, ресиверах компрессоров, гидравлических системах и автомобильных шинах.

Ответ: Манометры служат для измерения избыточного давления (давления выше или ниже атмосферного) жидкостей и газов.

в) Какие виды манометров вам известны?

Манометры можно классифицировать по принципу их действия. Основные виды:

1. Жидкостные манометры: В них измеряемое давление уравновешивается давлением, создаваемым столбом жидкости (например, ртути или воды). Самый простой пример — U-образный манометр.

2. Механические (деформационные) манометры: Их работа основана на упругой деформации чувствительного элемента под действием давления. Наиболее распространены манометры с трубкой Бурдона, а также мембранные и сильфонные манометры.

3. Электрические манометры: В этих приборах давление преобразуется в электрический сигнал (изменение сопротивления, емкости или генерация ЭДС), который затем измеряется электронным блоком.

Ответ: Известны жидкостные, механические (в том числе трубчатые) и электрические манометры.

г) Каковы внешний вид и отличительные признаки манометров?

Внешний вид манометра зависит от его типа. Самый распространенный, механический манометр, обычно имеет круглый металлический корпус со стеклянной крышкой, под которой находится циферблат со шкалой и стрелка. Шкала проградуирована в единицах давления (Па, кПа, МПа, бар, кгс/см²). К корпусу присоединен резьбовой штуцер для подключения к измеряемой среде. Жидкостный манометр выглядит как прозрачная трубка (часто U-образной формы) с нанесенной рядом измерительной шкалой, частично заполненная жидкостью.

Отличительным признаком манометра является то, что он показывает избыточное давление, поэтому при сообщении с атмосферой (т.е. при нулевом избыточном давлении) его стрелка должна стоять на нулевой отметке шкалы.

Ответ: Механический манометр обычно представляет собой круглый прибор со стрелкой и циферблатом, а жидкостный — U-образную трубку с жидкостью и шкалой. Их главный признак — измерение давления относительно атмосферного.

д) Каков принцип действия манометров?

Принцип действия манометров различается в зависимости от их типа.

В жидкостных манометрах измеряемое давление $\text{P}$ уравновешивается гидростатическим давлением столба жидкости высотой $\text{h}$. Избыточное давление $P_{изб}$ определяется по формуле: $P_{изб} = \rho \cdot g \cdot h$, где $\rho$ — плотность жидкости, $\text{g}$ — ускорение свободного падения.

В механических трубчатых манометрах используется изогнутая полая трубка эллиптического сечения (трубка Бурдона). Под действием внутреннего давления трубка стремится распрямиться. Это небольшое смещение ее свободного конца через систему рычагов и зубчатую передачу преобразуется во вращение стрелки по шкале.

Ответ: Принцип действия основан на уравновешивании измеряемого давления либо весом столба жидкости (в жидкостных), либо силой упругой деформации чувствительного элемента (в механических).

е) Устройство трубчатого манометра:

Основными элементами трубчатого манометра (манометра Бурдона) являются:

• Корпус со стеклом, который защищает внутренний механизм.

• Штуцер — для присоединения манометра к объекту измерения.

• Трубка Бурдона — полая, изогнутая по дуге окружности трубка с овальным поперечным сечением. Один ее конец неподвижно закреплен в держателе штуцера, а другой — запаян и свободен.

• Передаточный механизм — система, состоящая из поводка, зубчатого сектора и шестерни (трибки). Он соединяет свободный конец трубки с осью стрелки.

• Стрелка и циферблат со шкалой, по которым производится отсчет показаний.

Ответ: Устройство включает корпус, штуцер, изогнутую трубку Бурдона и передаточный механизм, который связывает деформацию трубки с движением стрелки по циферблату.

ж) Устройство жидкостного манометра:

Простейший жидкостный манометр представляет собой прозрачную трубку, изогнутую в виде буквы U. В трубку налита жидкость (вода, спирт, ртуть) с известной плотностью. Одно колено трубки (открытый конец) сообщается с атмосферой, а другое — подключается к сосуду, давление в котором необходимо измерить. Рядом с трубкой закреплена измерительная шкала (линейка) для определения разности уровней жидкости в обоих коленах. По этой разности уровней и рассчитывается давление.

Ответ: Это U-образная трубка со шкалой, частично заполненная жидкостью, у которой один конец открыт в атмосферу, а другой подключается к источнику давления.

з) Правила пользования манометром:

При использовании манометра следует соблюдать ряд правил для обеспечения точности измерений и безопасности:

1. Выбирать манометр с таким пределом измерения, чтобы ожидаемое рабочее давление находилось в средней трети шкалы.

2. Перед использованием проверять, стоит ли стрелка на нуле при отсутствии давления.

3. Подключать манометр к системе герметично, избегая утечек.

4. Открывать и закрывать вентили плавно, чтобы избежать гидравлических ударов, способных повредить прибор.

5. Не подвергать манометр ударам, вибрации и воздействию температур, выходящих за рамки рабочего диапазона.

6. Регулярно проводить поверку (сравнение с эталонным прибором) для контроля точности.

Ответ: Основные правила: правильный выбор диапазона, проверка нуля, герметичное и плавное подключение, защита от ударов и регулярная поверка.

и) Назначение поршневых жидкостных насосов:

Поршневые жидкостные насосы — это тип объемных насосов, предназначенных для перекачивания жидкостей, в том числе для создания высокого давления. Их главная задача — забирать жидкость из одного места (например, из колодца или бака) и подавать ее в другое под давлением (например, в водонапорную башню или гидравлический пресс). Они применяются в системах водоснабжения, в гидравлических приводах машин и механизмов, в дозирующих установках для точной подачи определенного объема жидкости, а также в аппаратах высокого давления для мойки.

Ответ: Поршневые насосы предназначены для перекачивания жидкостей и создания высокого напора (давления).

к) Каков принцип действия поршневых жидкостных насосов?

Принцип действия поршневого насоса основан на возвратно-поступательном движении поршня в цилиндре, что приводит к попеременному всасыванию и нагнетанию жидкости. Работа насоса состоит из двух тактов:

1. Ход всасывания: Поршень движется назад, увеличивая объем рабочей камеры. В цилиндре создается разрежение. Под действием внешнего (атмосферного) давления жидкость через открывшийся всасывающий клапан поступает в цилиндр.

2. Ход нагнетания: Поршень движется вперед, уменьшая объем рабочей камеры и вытесняя жидкость. Давление в цилиндре растет, всасывающий клапан закрывается, а нагнетательный клапан открывается, и жидкость выталкивается в напорный трубопровод.

Наличие двух клапанов (всасывающего и нагнетательного) обеспечивает движение жидкости строго в одном направлении.

Ответ: Принцип действия заключается в том, что поршень, двигаясь в цилиндре, сначала создает разрежение и засасывает жидкость через всасывающий клапан, а затем, двигаясь в обратную сторону, выталкивает ее через нагнетательный клапан.