Анимация демонстрирует взаимосвязь между давлением и объемом
Данная анимация показывает, как изменяется давление газа при постоянной массе и температуре. Она иллюстрирует закон Бойля — Мариотта, согласно которому давление газа изменяется прямо пропорционально его плотности в ходе изотермического процесса.
Формула идеального газа
Изотермический коэффициент сжимаемости идеального газа равен обратной величине его давления.
Рассмотрим влияние концентрации раствора высокомолекулярного соединения на формулу Вант-Гоффа:
| Обозначение | Пояснение |
|---|---|
| C | концентрация раствора |
| M | молярная масса |
| K | коэффициент |
| R | универсальная газовая постоянная |
| T | температура |
Обоснование формулы Вант-Гоффа
Формула Вант-Гоффа выводится из рассмотрения свободной энергии в растворе. Следует учитывать, что произведение в разбавленных растворах практически равно объему раствора.
Давление в системе охлаждения
Необходимо обратить внимание на давление в системе охлаждения двигателя. Оно не должно быть ниже, ни выше нормы. При любых проблемах с давлением, таких как уход охлаждающей жидкости, подтекания и закипания, необходимо оперативно устранить неисправности.
Заключение
В данной статье была рассмотрена взаимосвязь между давлением и объемом газа при постоянной массе и температуре. Формула идеального газа позволяет определить эту зависимость, а формула Вант-Гоффа дает возможность учесть влияние концентрации раствора на свободную энергию. Важно следить за давлением в системе охлаждения двигателя, чтобы избежать серьезных поломок.
Закон Бойля — Мариотта
Данный закон справедлив только в тех случаях, когда рассматриваемый газ можно считать идеальным. В частности, с высокой точностью закон Бойля — Мариотта выполняется применительно к разреженным газам. Если же газ сильно сжат, то наблюдаются существенные отступления от этого закона.
Законы газов
Закон Бойля — Мариотта, закон Шарля и закон Гей-Люссака, дополненные законом Авогадро, являются достаточной основой для получения уравнения состояния идеального газа.
Гидравлика
- Жидкость + виды: Сплошная среда, обладающая свойством текучести и почти полным отсутствием сопротивления разрыва. Делятся на капельные и газообразные.
- Свойства жидкостей: Жидкости имеют свободную поверхность и образуют капли. Также они несжимаемы, за исключением изменений в температуре и давлении.
Некоторые термины
- Свойство упругости: Способность жидкости изменять свою плотность при изменении давления и/или температуры.
- Плотность капельных жидкостей: Отличается при различных условиях температуры и давления.
- Коэффициент объемного сжатия: Отрицательный коэффициент, показывающий, как жидкость реагирует на изменение объема.
- Модуль упругости жидкости: Значение для воды и его размерность.
- Коэффициент температурного расширения: Определение и размерность.
- Закон Ньютона вязкости: Описание силы внутреннего трения в жидкостях.
- Осмотическое давление: Избыточное давление на раствор, отделяемое полупроницаемой мембраной.
Тоничность
Мера градиента осмотического давления, указывающая на различие в водном потенциале между растворами, разделенными мембраной. Гипертонический раствор имеет более высокое осмотическое давление, а гипотонический – более низкое.
Влияние осмотического давления на взаимодействие эритроцитов с растворами
Осмотическое давление играет важную роль во взаимодействии эритроцитов с растворами в зависимости от их концентрации.
Осмотическое давление и клеточная мембрана
В случае, если раствор находится в замкнутом пространстве, например, в клетке крови, осмотическое давление может привести к разрыву клеточной мембраны. Для предотвращения этого, лекарства для внутривенного введения растворяют в изотоническом растворе, содержащем нужное количество хлорида натрия.
Осмотическое давление и концентрация раствора
Величина осмотического давления зависит от количества, а не от химической природы растворенных веществ. Чем выше концентрация вещества в растворе, тем больше создаваемое им осмотическое давление. Это отражается в законе осмотического давления.
Формула осмотического давления
Формула осмотического давления подобна уравнению состояния для идеального газа:
[π = i \cdot C \cdot R \cdot T]Где:
- (i) – изотонический коэффициент раствора
- (C) – молярная концентрация раствора
- (R) – универсальная газовая постоянная
- (T) – термодинамическая температура раствора
Оконтичское давление и белки
Осмотическое давление, зависящее от содержания белков в растворе, называется онкотическим. При изменении концентрации белков в крови возникают различные последствия, такие как онкотические отёки.
Заключение
Осмотическое давление играет важную роль в биологических процессах, включая взаимодействие клеток с растворами. Понимание этого явления помогает разрабатывать эффективные методы лечения и профилактики различных заболеваний.
Режим работы охлаждения двигателя
Для того чтобы двигатель автомобиля работал корректно, необходимо обеспечить стабильную температуру в системе охлаждения. Это важно не только для предотвращения перегрева, но и для обеспечения оптимальных условий работы двигателя.
Осмотическое давление в системе охлаждения
В системе охлаждения двигателя осмотическое давление играет важную роль. Осмотическое давление должно быть постоянным, примерно около 7,7 атмосфер. Для внутривенного введения обычно используются изотонические растворы, такие как физиологический раствор NaCl 0,9% и 5% раствор глюкозы.
Проблемы с низким давлением в системе охлаждения
Чаще всего автовладельцы сталкиваются с проблемами, связанными с низким давлением в системе охлаждения. Одним из признаков недостаточного давления является слабый поток горячего воздуха из печки в салон. Это может быть связано с утечкой в системе охлаждения или падением уровня антифриза ниже минимального уровня, что приводит к недостаточному охлаждению двигателя.
Проверка и устранение низкого давления
Для проверки и устранения низкого давления в системе охлаждения необходимо регулярно проверять уровень охлаждающей жидкости в расширительном бачке. Если уровень не меняется, а давление все равно недостаточное, причиной может быть неисправность впускного клапана на крышке. Также возможны утечки в системе охлаждения или поломка термостата. При обнаружении проблем необходимо провести замену или ремонт неисправных элементов.
Заключение
Поддержание стабильного давления и температуры в системе охлаждения является ключевым аспектом для эффективной работы двигателя автомобиля. Регулярная проверка состояния системы и своевременное устранение выявленных проблем поможет избежать серьезных последствий для двигателя и автомобиля в целом.
Утечку охлаждающей жидкости можно отследить по появлению под днищем автомобиля характерных лужиц – синего, красного, желтого или зеленого цвета, в зависимости от сорта антифриза (у тосола синеватый оттенок). Если очевидных признаков прорыва системы не просматривается, то следует искусственно создать повышенное давление, чтобы обнаружить точку, где нарушена герметичность.
Антифриз может попасть и в салон через радиатор отопления, что фиксируется по его запаху или даже появлению луж. В подкапотном пространстве наиболее критичными являются места соединений, прокладки и уплотнители. Также может оказаться трещина в расширительном бачке, которая дает о себе знать при повышении давления. Пожалуй, самый сложный случай, когда утечка идет в цилиндры – здесь придется снимать ГБЦ.
В целом от давления в системе охлаждения зависит нормальная работа двигателя, поэтому не забывайте про регулярное техническое обслуживание этого узла автомобиля.
Товары из категории
Перейти в каталог
Осмотическое давление коллоидных растворов
Для возникновения осмотического давления должны выполняться два условия:
Мембрана проницаема для частичек (молекул) определенного размера, поэтому она может, например, выборочно пропускать сквозь свои поры молекулы воды, не пропуская молекулы этилового спирта. Для газовой смеси — водорода и азота — роль полупроницаемой мембраны может выполнять тонкая палладиевая фольга, сквозь которую свободно диффундирует водород, тогда как азот она практически не пропускает. с помощью такой мембраны можно разделять смесь водорода и азота на отдельные компоненты.
Простыми и давно известными примерами мембран, которые проницаемы для воды и непроницаемы для многих других растворенных в воде веществ, является кожа, пергамент, и другие ткани животного и растительного происхождения.
Пфеффер с помощью осмометра, в котором в качестве полупроницаемой мембраны использовался пористый фарфор, обработанный Cu2Fe(CN)6, исследовал осмотическое давление водных растворов тростникового сахара. На основе этих измерений Вант-Гофф в 1885 году предложил эмпирическое уравнение, которому подчиняется осмотическое давление разведённых растворов:
где c=n/V — концентрация растворенного вещества, моль/м3.
Это уравнение по форме совпадает с законом Бойля — Мариотта для идеальных газов. Поэтому осмотическое давление разведённых растворов можно определить как давление, которое бы создавала то же самое количество молекул растворенного вещества, если бы оно было в виде идеального газа и занимало при данной температуре объем, равный объему раствора.
Уравнение Вант-Гоффа можно несколько преобразовать, подставляя вместо концентрации :
где — массовая концентрация растворенного вещества; — его молекулярная масса.
В таком виде уравнение Вант-Гоффа широко применяется для определения молярной массы растворенного вещества. Осмотический метод применяют зачастую для определения молярных масс высокомолекулярных соединений (белков, полисахаридов и других). Для этого достаточно измерить осмотическое давление раствора с известной концентрацией.
Если вещество диссоциирует в данном растворе, то осмотическое давление будет большим, чем рассчитанное и нужно вводить изотонический коэффициент:
Уравнение Вант-Гоффа справедливо только для разведённых растворов, которые подчиняются закону Рауля. При повышенных концентрациях растворов в последнем уравнении должно быть заменено на активность или фугитивность
Роль осмоса в биологических системах
Явление осмоса и осмотическое давление играют огромную роль в биологических системах, которые содержат полупроницаемые перегородки в виде разных тканей, в том числе оболочек клеток. Постоянный осмос воды внутрь клеток создает избыточное гидростатическое давление, которое обеспечивает прочность и упругость тканей, которое называют тургором.
Если клетку, например, эритроцит, поместить в дистиллированную воду (или очень разбавленный раствор соли), то вода будет проникать внутрь клетки и клетка будет набухать. Процесс набухания может привести к разрыву оболочки эритроцита, если произойдет так называемый гемолиз.
Обратное явление наблюдается, если вместить клетку в концентрированный раствор соли: сквозь мембрану вода из клеток диффундирует в раствор соли. При этом протоплазма сбрасывает оболочку, клетка сморщивается, теряет тургор и стойкость, свойственные ей в нормальном состоянии. Это явление называется плазмолизом. При помещении плазмолизованных клеток в воду протоплазма опять набухает и в клетке восстанавливается тургор. Происходит при этом так называемый деплазмолиз: это можно наблюдать, помещая цветы, которые начинают вянуть, в воду. И только в изотоническом растворе, который имеет одинаковую концентрацию (вернее, одинаковое осмотическое давление с содержанием клетки), объем клетки остается неизменным.
Процессы усвоения еды, обмена веществ тесно связаны с разной проницаемостью тканей для воды и других растворенных в ней веществ.
Осмотическое давление отыгрывает роль механизма, который подает нутриенты клеткам; у высоких деревьев последние поднимаются на высоту нескольких десятков метров, что соответствует осмотическому давлению в несколько атмосфер. Типовые клетки, сформировавшиеся из протоплазматических мешков, наполненных водными растворами разных веществ (клеточный сок), имеют определенное значение для давления, величина которого измеряется в пределах 0,4—2 МПа.
Устранение высокого давления в системе охлаждения двигателя
При избыточном давлении жидкость стремится вырваться наружу, и под угрозой оказывается самое слабое место системы. Конкретно это может проявиться в срыве шлангов и патрубков, выходе из строя уплотнителей или клапанов, а в худшем случае в разрыве корпуса радиатора и расширительного бачка. Если это произойдет, то система охлаждения перестанет действовать.
Ключевую роль в недопущении такой ситуации играет выпускной клапан, через который стравливается излишнее давление. Он находится в крышке расширительного бачка, и при загрязнении можно прочистить его жидкостью для очистки карбюраторов. Однако при появлении каких-либо проблем данную деталь рекомендуется заменить, тем более что стоит крышка недорого, а от нее зависит состояние двигателя.
Устранение высокого давления в системе охлаждения двигателя
Как образуется давление в системе охлаждения двигателя
Автомобильный двигатель внутреннего сгорания является сложным устройством и относится к категории тепловых машин. Топливо при сгорании выделяет энергию, которая преобразуется в механическую работу, за счет чего и обеспечивается движение транспортного средства. Однако в среднем коэффициент полезного действия ДВС составляет менее 50%, а для бензиновых моторов этот показатель еще меньше. Дело в том, что существенная часть энергии расходуется на трение движущихся элементов и их нагревание.
Как образуется давление в системе охлаждения двигателя
Сильное повышение температуры двигателя оказывает негативное воздействие на его работоспособность, поскольку при этом физические тела расширяются, и детали начинают более плотно соприкасаться друг с другом, что приводит к их ускоренному износу и даже заклиниванию.
Соответственно, ДВС нуждается в эффективном охлаждении, для чего в современных автомобилях существует целая система, в которой могут использоваться разные типы охлаждения – воздушное и жидкостное. В последнем случае снижение температуры обеспечивается благодаря циркулирующей по каналам в блоке цилиндров специальной охлаждающей жидкости. Сейчас в этом качестве употребляется антифриз (тосол).
Воздушная система предполагает направление прохладного воздуха на двигатель, причем это может быть и встречный поток, который естественным образом обдувает переднюю часть машины при движении, так и массы, принудительно перемещаемые вентилятором.
Каждый вид охлаждения имеет свои плюсы и минусы: жидкостное более эффективно, а воздушное – проще и надежнее. Поскольку одной воздушной системы недостаточно, то любой автомобиль оборудован жидкостной системой, о которой расскажем более подробно.
Она включает в себя расширительный бак – емкость для антифриза, перегоняющий его насос, радиатор, необходимый для отвода тепла, термостат и так называемую рубашку охлаждения, благодаря которой и обеспечивается понижение температуры двигателя. Есть два круга обращения жидкости – малый и большой. В первом случае радиатор не используется, чтобы быстрее разогреть антифриз, а вот после того как мотор достиг рабочей температуры, возникает необходимость его охлаждать, для чего открывается термостат, и антифриз пускается по большому кругу.
Система заполнена охлаждающей жидкостью, находящейся под давлением, которое при этом не создается отдельно, а получается в силу протекающих физических процессов. Как известно, повышение температуры приводит к расширению объема жидких тел, причем к существенному. Последствием этого становится рост давления внутри замкнутой системы.
Охлаждающая жидкость (ОЖ) при работе двигателя может увеличиваться в объеме до 20%. Усиливающееся давление вызывает повышение температуры кипения – оба эти показателя связаны прямо пропорционально друг с другом.
К примеру, в нормальном состоянии ОЖ закипает при температуре около 100⁰С, но чем выше давление, тем больший нагрев требуется для изменения ее агрегатного состояния. Кроме того, в состав ОЖ добавляют специальные компоненты, например этиленгликоль, которые тоже влияют на этот параметр. За счет этого антифризы замерзают при более низкой температуре, чем обычная вода, а закипают, наоборот, при более высокой. Последний показатель может доходить до значения 130-140 градусов и более.
Поскольку избыточное давление в системе охлаждения двигателя оказывает разрушительное воздействие на элементы данного узла, для его сброса в крышке бачка ставятся клапаны.
Работоспособность и эффективность системы охлаждения главным образом зависят от двух факторов: поддержание герметичности и нормальное функционирование клапанов.
Благодаря им контролируется внутреннее давление, и если оно становится избыточным, то во избежание разрыва патрубков, радиатора или расширительного бачка выпускной клапан на короткое время открывается.
Аналогичным образом происходит и обратный процесс – впуск наружного воздуха. Это необходимо, если из-за остывания охлаждающей жидкости создается разреженное давление в системе.
Таким образом, клапаны выполняют важнейшую функцию – обеспечивают относительное выравнивание внутреннего и внешнего давления, чтобы разница между ними не выходила за установленные границы.
Способы измерения давления в системе охлаждения
Необходимость выяснить, какое текущее давление в системе охлаждения двигателя, возникает нечасто, но при желании это можно сделать даже в условиях гаража.
Обычно это требуется в рамках комплексной диагностики двигателя, и для подобных замеров в автосервисах используется специализированное оборудование – стенды. Как правило, данная процедура актуальна для проверки работоспособности клапанов, если есть подозрение, что они не держат давление либо открываются с задержкой.
Визуально можно оценить состояние клапанной крышки бачка самостоятельно – при этом она осматривается на предмет целостности, что нет каких-либо трещин и других повреждений, а также в порядке ли уплотнители. Будьте осторожны при откручивании крышки на прогретом двигателе, поскольку она под давлением и оттуда может выходить пар.
Для полной диагностики необходим манометр, а также насос или компрессор. С бачка убирается верхний патрубок, а вместо него присоединяется шланг. Далее насосом либо компрессором создается давление, отслеживаемое по стрелке манометра, – выпускной клапан должен открыться при достижении значения около 1,4-1,5 атмосфер.
Способы измерения давления в системе охлаждения
Нормальное давление в системе охлаждения двигателя
Для каждой модели автомобиля есть нижний и верхний пределы рабочего давления в системе охлаждения, определяемые производителем, исходя из чего устанавливаются настройки клапанов. У некоторых двигателей максимальный показатель бывает даже 2 атмосферы, но чаще всего он укладывается в 1,2-1,4 атм. Повышенное давление по сравнению с атмосферным является для мотора нормой, так как это защищает ОЖ от закипания, однако чрезмерное его нагнетание не только не способствует росту производительности, но и может повредить ДВС.
Система охлаждения настроена таким образом, что она является герметичной, однако при недостаточном или чрезмерном давлении происходит ее кратковременное открытие с целью выпуска излишнего воздуха или, наоборот, его добора из атмосферы.