Страница 126 - гдз по физике 7 класс учебник Пёрышкин, Иванов

Можно ли в описанных устройствах применять вместо воздуха воду? Почему?

Можно ли в описанных устройствах применять вместо воздуха воду?

Нет, в устройствах, принцип действия которых основан на использовании энергии сжатого воздуха (пневматических устройствах), заменять воздух водой нельзя.

Почему?

Такая замена невозможна по ряду фундаментальных причин, связанных с различиями в физических свойствах газов (воздуха) и жидкостей (воды):

• Сжимаемость. Это ключевое свойство. Воздух, как и все газы, легко сжимается. Именно в сжатом виде он накапливает потенциальную энергию, которая затем высвобождается и совершает полезную работу (например, приводит в движение боёк отбойного молотка). Вода же является практически несжимаемой жидкостью. Её объём почти не изменяется даже под очень высоким давлением. Попытка использовать воду в пневматическом устройстве лишила бы его основного принципа работы. Система стала бы "жёсткой", неспособной накапливать энергию для совершения работы.
• Коррозионная активность. Вода является сильным окислителем для многих металлов и вызывает быструю коррозию (ржавление). Детали пневматических систем, как правило, не рассчитаны на постоянный контакт с водой и быстро вышли бы из строя.
• Плотность и масса. Плотность воды (около $1000 \text{ кг/м}^3$) почти в 800 раз превышает плотность воздуха при нормальных условиях. Замена рабочего тела с воздуха на воду сделала бы устройство, особенно ручной инструмент, недопустимо тяжёлым и громоздким.
• Вязкость. Вода обладает большей вязкостью, чем воздух. Это означает, что для её перемещения по трубкам и клапанам системы потребовалось бы больше энергии, что привело бы к увеличению потерь и снижению общего КПД устройства.
• Диапазон рабочих температур. Вода замерзает при температуре $0 \text{°C}$, что сделало бы невозможным эксплуатацию устройств в условиях отрицательных температур. Воздух же остаётся в газообразном состоянии в гораздо более широком диапазоне температур, с которым сталкивается техника.

Следует отметить, что существуют гидравлические системы, которые используют жидкость (обычно специальное масло) для передачи давления. Однако они работают по иному принципу (основанному на законе Паскаля), имеют другую конструкцию и, как правило, применяются для создания очень больших, но плавных усилий (например, в домкратах или прессах), в отличие от быстрых и резких движений, характерных для многих пневматических инструментов.

Ответ: Нет, применять воду вместо воздуха в пневматических устройствах нельзя. Главная причина в том, что вода, в отличие от воздуха, практически несжимаема, а принцип работы этих устройств основан именно на свойстве воздуха сжиматься, накапливая энергию. Дополнительными важными причинами являются высокая коррозионная активность воды, её большая плотность и масса, а также более узкий диапазон рабочих температур.