Фонтан как работает: Как работает фонтан

Как работает фонтан

Вода и ее источники всегда были притягательны для людей. Это касается не только природных источников воды, но и тех, которые созданы силами и умениями самого человека. Конечно же, речь о фонтанах.

В чем притягательность этих сооружений? В тех положительных эмоциях, которые способен вызывать этот безостановочный круговорот воды, такой манящий и волшебный. Устройство фонтана может быть различным, современные технологии позволяют создать проект фонтана, работающего фактически на пустом месте.

Устройство фонтана

Классическая схема устройства фонтана предполагает наличие двух обязательных элементов:

• чаши – ее назначение состоит в разделении водного потока по различным направлениям. Еще одна задача чаши – прятать под слоем воды разводку труб, оборудование для регулировки струй воды и элементы подсветки;
• насосной станции, расположенной в большинстве случаев в подземной части фонтана. Насосное оборудование представлено обычно двумя насосами – основным и резервным.

Есть еще система подпитки, позволяющая поддерживать необходимый для нормального функционирования фонтана уровень воды. Чаще всего данная система работает в автоматическом режиме при помощи электромагнитного клапана, подключенного к системе управления.

Открытие клапана происходит при подаче сигнала от измерителей-электродов о падении уровня воды до минимально допустимого. После достижения нормального уровня клапан автоматически закрывается.

Система слива фонтана предназначена для удаления воды в преддверии зимнего периода или для проведения очистки чаши.

В устройство фонтана может быть включена система подсветки, состоящая из:

• герметичных светильников, установленных в чаше;
• управляющей системы, состоящей из таймера, понижающих трансформаторов и другого оборудования, установленного в насосной станции.

Виды фонтанов

В зависимости от конструктивных особенностей фонтаны могут быть:

• статическими;
• цветодинамическими;
• скульптурными;
• музыкальными.

Резервуаром для обеспечения круговорота воды в фонтане может служить как естественный источник — река, озеро, пруд, так и совсем небольшая емкость, специально установленная и задекорированная в растениях или скульптурах.

Внешний вид фонтана определяет его функциональные особенности. Он может выполнять не только эстетическую функцию, но и являться источником декоративной подсветки, а также увлажнять и делать более прохладным летний жаркий воздух.
Принцип работы фонтана подробно объясняет видео:

Источник №1: http://vodalux-fontan.ru/ru/

Твитнуть

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ФОНТАНОВ

ОСОБЕННОСТИ РАБОТЫ ФОНТАНОВ

Панова  А.Р. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №16» Копейского городского округа

Махалина  Е. Н. 1

---

1Муниципальное общеобразовательное учреждение «Средняя общеобразовательная школа №16» Копейского городского округа

Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке «Файлы работы» в формате PDF

Введение

Огонь, вода, земля, воздух- вокруг четырех природных стихий вращается вся жизнь. Человек давно научился использовать их себе на пользу. Каждый из нас воспринимает журчание воды, так же как тиканье часов, пляшущие языки пламени или плывущие по небу облака, строго индивидуально. Это зависит от темперамента человека, его настроения и самочувствия. Звукводы, как правило, позволяет расслабиться и успокоиться, зарядиться новыми силами и задуматься.

Однажды мне в руки попала книга для чтения по физике. [3] Листая её, я увидела, что в домашних условиях можно сделать фонтан. Меня заинтересовали два вопроса: как работает фонтан и смогу ли я сама при помощи взрослых сделать его дома. Актуальна эта тема еще и потому, что сейчас популярно иметь дома декоративные фонтаны.

Объект исследования: фонтан

Предмет исследования: принцип работы различных фонтанов

Цель: выявление особенностей работы проточного фонтана и фонтана Герона

Задачи:

1. изучить различные источники информации по данной теме;

2. изучить принцип работы проточного фонтана и фонтана Герона;

3. провести эксперимент; проанализировать, сделать выводы.

Гипотеза: если мы узнаем, как работает фонтан, то, возможно, сможем построить макет для его демонстрации

Методы исследования: эксперимент, наблюдение, анализ, обобщение.

Глава 1. Общая характеристика фонтанов

1.1. Фонтаны: история возникновения

Первые фонтаны возникли в Древнем Египте и Месопотамии, о чем свидетельствуют изображения на древних надгробиях. Изначально они использовали для полива выращиваемых культур и декоративных растений. Египтяне сооружали фонтаны во фруктовых садах возле дома, где они устанавливались посреди прямоугольного пруда.

Подобные фонтаны использовали и в Месопотамии и Персии, славившимися своими прекрасными садами. Здесь на Востоке они получали еще большую популярность.

Огромные значения фонтаны имели в Китае и Японии. В создание знаменитого японского сада Киото участвовали монахи буддисты. Каждый элемент этого сада – несет в себе особое значение и вызывает у посетителей определенное настроение и состояние души.

Ландшафтной и архитектурной основой фонтанов и садов в Европе послужили персидские сады. В средние века сады появлялись при монастырях и подобно персидскому саду делились на четыре части – для цветов, трав, овощных культур и фруктовых деревьев. В середине сада был расположен колодец или фонтан – место уединения, размышления и молитвы для послушников монастыря. Но в основном, как и в Древнем мире, в Средневековье фонтаны использовались как источники водоснабжения – для полива и питья.

Только с началом Эпохи Возрождения фонтаны в Европе становятся частью архитектурного ансамбля, его ярким акцентом, а порой главным элементом.

В современных фонтанах значительную роль играют передовые технологии, новые изобретения. [5]

1.2. Как работают фонтаны?

Устройство фонтана основано на принципе сообщающихся сосудов. (приложение, рисунок 1) В сообщающихся сосудах любой формы и сечения поверхности однородной жидкости устанавливаются на одном уровне.Воду собирают в емкость расположенную выше бассейна фонтана. При этом давление воды на выходе из фонтана будет равно разнице высот воды. Соответственно чем больше разница этих высот, тем сильнее давление и выше бьет струя фонтана. Так же на высоту струи фонтана влияет диаметр выходного отверстия фонтана. Чем оно меньше, тем выше бьет фонтан. (приложение, рисунок 1)

Фонтан Герона. (Приложение, рисунок 2)Прибор состоит из трёх сосудов, помещённых прямо один над другим и сообщающихся между собой: два нижних закрытые, а верхний имеет форму открытой чаши, в которую наливается вода, а также и в средний сосуд, через отверстие в дне чаши, потом закрываемое.

По открытой трубке, идущей от дна чаши почти до дна самого нижнего сосуда, вода течёт из чаши вниз и, сжимая находящийся там воздух, увеличивает тем его упругость. Нижний сосуд сообщён со средним посредством открытой трубочки, начинающейся в верхнем дне его и идущей до верхнего дна среднего сосуда, так что находящийся здесь над поверхностью воды воздух также сжимается. Производя давление на воду, воздух заставляет её подниматься из среднего сосуда по особой трубке, проведённой почти от его дна в верхнюю чашу, где из конца этой трубки, возвышающейся над поверхностью воды, и бьёт фонтан. Высота фонтана, в идеальных условиях, равна разнице уровней поверхности воды в среднем и нижнем сосудах. Но трение жидкости, движущейся в трубках, и другие причины уменьшают высоту фонтана. Вода фонтана, падающая в чашу, течёт из неё по трубке в нижнее отделение прибора, где уровень воды постепенно повышается, и потому высота давящего столба, измеряемая от названного уровня до уровня воды в чаше, постепенно уменьшается; уровень же воды в среднем сосуде, по мере расходования воды фонтаном, понижается. По этим двум причинам высота фонтана постепенно убывает и, наконец, движение воды прекращается.

Столб воды в верхнем сосуде до её поверхности в нижнем, создает избыточное давление в нижнем сосуде. Сжатый воздух из нижнего сосуда передает полученное давление в средний сосуд. (приложение, рисунок 2)

1.3. Виды фонтанов

Естественные. Известны естественно образовавшиеся фонтаны, называющиеся гейзерами — как, например, на Камчатке.

Техногенные.

Искусственно созданным фонтаном является фонтанирующая нефтяная скважина. Батареи из множества водяных фонтанов горячей воды используются для её охлаждения на тепловых электростанциях. Декоративные. В обиходе фонтаном называют специфическое гидротехническое сооружение, как правило, выполняющее декоративную функцию. Утилитарную функцию имеют питьевые фонтанчики, позволяющие обеспечить повышенную гигиеническую безопасность при утолении жажды массовым потребителем. Питьевые фонтаны используются для обеспечения питьевого режима в учебных заведениях, в производственных цехах. Музыкальные. Музыкальный фонтан — тип фонтанa, имеющий эстетический дизайн и создающий, в соединении с музыкой, художественное представление. Эффект достигается с помощью пересечения волн воды и световых эффектов, создаваемых прожекторами или лазерами. [2]

1.4. Фонтаны в повседневной жизни

Красивый фонтан — это прекрасное лекарство от стрессов, от суеты повседневной жизни горожан, оазис покоя и радости, место для отдыха и самосозерцания. [5]

Глава 2. Экспериментальные основы проекта

Из предложенных принципов работы фонтанов, мы построили проточный фонтан, работающий на законе сообщающихся сосудов, а также фонтан Герона.

2.1.Создание макета «Город фонтанов» (на основе сообщающихся сосудов)

Оборудование: (приложение, рис. 3; фото 1-6)

Ёмкость для сбора воды, 2 пластиковых бутылки одинакового размера (резервуары для воды), трубка от капельницы, трубка для аквариума,

2 наконечника от гелиевой ручки, 2 наконечника от капельницы, картон, клей, цветная бумага, ёмкость для фонтана, декоративное оформление.

Разработка технологического процесса

1. Подготовка рабочего места, инструментов, материалов.

2.Закрепить две пластиковых бутылки (резервуары для воды) на опорах.

3. Прикрепить к ним в первом случае – 2 трубочки от капельницы, во втором случае – 2 трубочки от аквариума.

4. Вывести трубочки через ёмкость для сбора воды

5. Прикрепить к трубочкам в первом случае наконечник от капельницы, во втором случае – наконечник от гелиевой ручки.

6. Придать эстетичный вид сооружению.

7. Провести эксперимент.

Исследования: Опыт №1 (приложение, фото 7, 8, 9, 10)

«Зависимость высоты струи в фонтане от взаимного расположения сообщающихся сосудов»

Ход работы: меняя высоту резервуара, при постоянном диаметре отверстия мы измеряли высоту струи фонтана.

резервуары для воды	диаметр отверстия	высота сосуда	высота струи
1	0,2 см	14 см	3 см
2	0,2 см	4 см	1 см

Вывод: высота струи фонтана зависит от высоты сосуда: чем выше сосуд, тем выше струя фонтана

Опыт №2 (приложение, фото 11)

«Зависимость высоты струи в фонтане от диаметра отверстия»

Ход работы: не меняя высоту резервуара, мы брали разные наконечники: от капельницы и от гелиевой ручки и измеряли высоту струи.

резервуары для воды	диаметр отверстия	высота сосуда	высота струи при наконечнике от капельницы	высота струи при наконечнике от аквариума
1	0,2 см	14 см	3 см	9 см
2	0,2 см	4 см	1 см	5 см

Вывод: чем меньше диаметр выводного отверстия, тем высота струи фонтана больше.

Опыт № 3 (приложение, фото 12) «Зависимость высоты струи в фонтане от диаметра трубки сообщающегося сосуда»

Ход работы: не меняя высоту резервуара, оставив наконечники от аквариума мы поменяли трубки.

резервуары для воды	высота сосуда	диаметр отверстия	высота струи при наконечнике от аквариума	диаметр отверстия	высота струи при наконечнике от аквариума
1	14 см	0,2 см	9 см	0, 5 см	19 см
2	4 см	0,2 см	5 см	0, 5 см	10 см

Вывод: чем больше диаметр трубки, тем выше высота струи фонтана.

2.2. Создание макета «Фонтан Герона» [6,7]

Оборудование: (приложение, фото 13 – 19)

Ёмкость для сбора воды, 2 пластиковых бутылки одинакового размера (резервуары для воды), трубка от капельницы, трубка для аквариума, 2 наконечника от гелиевой ручки, 2 наконечника от капельницы, картон, клей, цветная бумага, ёмкость для фонтана, декоративное оформление.

Разработка технологического процесса

1. Подготовка рабочего места, инструментов, материалов.

2. Три одинаковых по размеру пластиковых баночки соединяем между собой.

3. Создаём герметичность емкостей и мест их соединения.

4. Перед герметизации вставляем трубочки (приложение, схема 1)

5. Провести эксперимент.

Исследование заключалось в том, что, если мы правильно собрали конструкцию, то фонтан будет работать.

Принцип работы:

Чаша. Назовем ее точкой отсчета – стартом, с которого жидкость начинает свое движение в системе фонтана Герона. Это обычная открытая емкость, изготовленная по типу миски или тарелки. Из нее по тонкой трубке вода поступает в пустую емкость, расположенную в самом низу фонтана.

Нижняя пустая емкость. Она служит для достижения двух целей. Во-первых, стекающая с чаши вода сжимает содержащийся в ней воздух и тем самым создает давление, необходимое для выталкивания воды струей вверх. И, во-вторых, в ней собирается вода, которая создает это давление (то есть та, которая стекает вниз). Здесь она и остается до следующей перезарядки фонтана.

Верхняя емкость – в заряженном состоянии она с водой. Именно эта жидкость и выталкивается наружу в виде тонкой струи воды. Выталкивается она благодаря сжатому воздуху – давлению, образовавшемуся в нижней колбе. Этот воздух по тонкой трубке поступает в верхнюю колбу, вытесняя оттуда жидкость, которая изливаясь фонтанчиком, снова попадает в чашу, откуда, опять-таки, стекает в нижнюю колбу.

Вывод: схема верна – наш фонтан Герона работает

Заключение

Мне очень понравилось работать над фонтаном. Он получился довольно красивым. Это была очень большая и сложная практическая работа, и конечно, были вещи, которые у меня не получались, или получились. Я узнала много нового о фонтанах и об их истории. Мной были проведены некоторые опыты и сделаны выводы.

Выводы:

не во всех фонтанах используются сообщающиеся сосуды

в сообщающихся сосудах однородная жидкость стремится оказаться на одном уровне

фонтан бьет не только за счет разности высот воды в сообщающихся сосудах

вещей, которые способны работать самостоятельно, без внешнего источника энергии, не так уж и много, и особое место среди них занимает фонтан Герона. Его основным достоинством является то, что он работает благодаря естественным законам природы, не затрачивая при этом сторонней энергии.

Источники информации

1. Кириллова И.Г. Книга для чтения по физике. 6-7 класс. Пособие для учащихся. Сост. И.Г.Кириллова. М., «Просвещение», 1978

2. Мир фонтанов. [Электронный ресурс].- URL: http:// www. mirfontanov.ru /fountain_history.html

3.Спышнов П. А. Фонтаны. Описание, конструкции, расчёт. — М., 1950.

4.Танцующая вода .[Электронный ресурс].- URL: https://www.ivd.ru/dizajn-i-dekor/aksessuary/tancuusaa-voda-4687

5. Фонтаны. [Электронный ресурс].- URL: https://ru.wikipedia.org/wiki

6. Фонтан Герона. [Электронный ресурс].- URL: https://ru.wikipedia.org/wiki/

7. Фонтан Герона: как сделать. [Электронный ресурс].- URL: http://nw-ps.ru/fontan-gerona-kak-sdelat/

Приложения

Рисунок 1. Фонтан на основе сообщающихся сосудов

Рисунок 2. Фонтан Герона

Рисунок 3. Макет «Город Фонтанов»

Схема 1. Принцип работы фонтана Герона

Фото 1- 6. Создание макета «Город фонтанов»

Фото 7. Заливаем воду в резервуар для воды Фото 8. Измеряем высоту ёмкостей

Фото 9, 10. Измеряем высоту струи фонтана(первичный результат)

Фото 11, 12. Измеряем высоту струи фонтана (конечный результат)

Фото 13. Материал для фонтана Герона

Фото 14, 15. Обрабатываем поверхности герметиком

Фото 16, 17, 18, 19. Собираем макет фонтана Герона

Просмотров работы: 1071

Как работает фонтан | Все о ламинате

Любому человеку может быть интересен ответ на вопрос -«как работает фонтан?», потому что сегодня довольно часто можно встретить фонтаны не только в скверах и парках, но и в загородных домах или просто дома на столе. Сегодня фонтаны классифицируются на статические, скульптурные, музыкальные и цветодинамические, но и также на комнатные: напольные и настольные. Несмотря на широкое распространение, а также, разнообразие форм и размеров, у фонтанов практически одинаковый метод работы.

Условно фонтан можно охарактеризовать устройством, в котором вода, бьющая из источника (в латыни означает fons), попадая затем в какую-либо чашу определенной формы, стекает обратно в резервуар-контейнер и потом используется вновь. Другими словами, фонтан представляет собой механизм круговорота воды. Резервуаром или контейнером может быть настоящий водоем или какая-нибудь емкость, искусно спрятанная, в основном, в цоколе скульптуры. Если фонтан установлен «на суше», то под основанием скульптурной композиции монтируется фонтанная чаша. Высота фонтана, в данном случае, напрямую зависит от размера водоема и напора воды. Форма или рисунок фонтана определяется насадкой, которая формирует поток воды и определяет внешний облик фонтана.

В замкнутой системе круговорота, вода движется и поднимается вверх с помощью насоса. Еще следует упомянуть о том, что вода в фонтане регулярно обновляется, так как первоначального запаса воды, через некоторый промежуток времени( в силу испарения воды и других факторов), не будет хватать для полноценной работы фонтана.

По способу водоснабжения фонтаны можно разделить на: циркуляционные и проточные. В циркуляционных фонтанах вода бежит по замкнутой закрытой системе. А проточные фонтаны отличаются тем, что вода в них постоянно обновляется. Основная емкость или резервуар у циркуляционных фонтанов расположен внизу. Эта емкость, формы и размеры которой варьируются в зависимости от фонтана, часто представляет собой декоративную керамическую чашу. Из чаши вода поднимается вверх с помощью насоса. Затем, поднявшись до верха, вода обратно стекает вниз в резервуар. В результате циркуляционные фонтаны не требуют оттока воды и подключения водопровода.
В проточных фонтанах, в которых вода постоянно обновляется, предусмотрен резервуар, куда стекает вода и ее отвод в сток.

Для фонтанов используют погружной и поверхностный насосы. Погружные насосы используются для обыкновенных простых фонтанов, а в случае установки нескольких фонтанов, с определенным перепадом высоты, требуются поверхностные насосы.

Как видно, механизм работы фонтанов не сложен, и если довериться профессионалам, то они смогут установить фонтан таким образом, что полностью преобразится сад или помещение, придав им величественность и красоту.

Как работают перьевые ручки?

Реклама

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 22 марта 2020 г.

Придет ли время, когда почерк полностью устареет? Это могло случиться! Большинство из нас пишут гораздо меньше, чем раньше: мы печатаем документы лазером. набранные на наших компьютерах, расплачиваться за вещи с помощью кредитных карт через машину (где раньше мы писали чеки) и даже отправлять наши самые личные мысли другим людям по электронной почте, мгновенно сообщение или SMS (текстовое сообщение).Если вам повезет, вы все равно можете получить письма и поздравительные открытки по почте, написанные от руки. И если вам очень повезло, возможно, они были написаны любовно от руки перьевой ручкой — наверное, самый индивидуальный и выразительный инструмент, который вы можете использовать для отправки письменного сообщения другому человек. Как именно работают эти машины для рисования чернилами? Рассмотрим подробнее!

Фото: Колчан перьевых ручек из моей коллекции. Все это современные ручки, но дизайн не сильно изменился с тех пор, как оригинальная ручка этого типа была изобретена в конце 19 века.Те, что по обе стороны от Parker; перо посередине — немецкая фирма Pelikan.

Что такое перьевая ручка?

Иллюстрация: До появления перьевых ручек многие люди писали острыми перьями, называемыми перьями. Это каракули рукой Джона Риджа, чероки, изображенного около 1838 года на литографии Джона Т. Боуэна, любезно предоставлено Библиотекой Конгресса США.

Технология письма осталась такой же, как и несколько тысячу лет назад: основная идея оставить свой след каким-то пигмент (краситель, используемый в чернилах, красках, и красители) остается актуальным сегодня, как и для наших предков.Несколько дела пошли дальше: вместо того, чтобы чесать слова тростником или перья сделаны из птичьих перьев, большинство людей выбирают недорогие пластиковые шариковые ручки. В них используются относительно вязкие (густые и липкие) чернила. подается из тонкой трубки, которая сохнет почти сразу после попадания страница. Некоторые люди предпочитают наконечники волокна, относительно недавнее изобретение (разработанное Юкио Хориэ Pentel в начале 1960-х), в котором мягкий пластиковый острие увлекает жидкость или гель чернила из губки, спрятанные в основной трубке пера.Но люди, которые очень хотят Оставьте свой след, выберите перьевую ручку, в которой используются более жидкие чернила. С такими чернилами очень легко напортачить, поэтому дизайн пера особенно важно.

Детали перьевой ручки

Фото: крупный план типичного наконечника перьевой ручки. Обратите внимание на канавки пластикового коллектора под металлическим наконечником. Подача проходит через центр коллектора и более широкую черную трубку справа, которую держат ваши пальцы, и известную как секция.

Перьевая ручка состоит из четырех основных частей:

• Емкость (трубка с чернилами, скрытая в ручке ручки).
• Перо (заостренный металлический конец, которым вы проводите по бумаге).
• Кормушка (пластиковая трубка с тремя тонкими каналами, спускающимися внутри он соединяет наконечник с резервуаром).
• Коллектор (видимый как набор канавок или ребер прямо под пером, эта часть подачи собирает чернила, вытекающие из резервуара, и сразу же останавливает их вытекание).

Есть еще несколько менее важных деталей. Есть крышка, которая скрывает острие, когда перо не используется, и предотвращает утечку чернил в ваш Пальто. Обычно на колпачке есть зажим, чтобы ручку можно было безопасно носить в кармане. Имеется защитный внешний кожух, называемый стволом, закрывающий резервуар на противоположном конце, часто сделанный из высокопрочного металла. привлекательный материал, покрытый лаком. В большинстве перьевых ручек резервуар представляет собой пластиковую трубку многоразового использования (с миниатюрным поршневым / плунжерным механизмом). внутри для рисования чернилами из флакона) или одноразовый картридж.

Как работает перьевая ручка?

Перьевая ручка, грубо упрощенная, немного похожа на бутылку с наполнителем. с голубой или черной водой. Представьте, что вы пытаетесь написать что-то с бутылка воды, и легко понять науку, как перьевая ручка работает. Предположим, вы снимаете крышку с полной бутылки с водой, наклоняете ее. вверх ногами и попробуйте написать им свое имя. Что просходит? Вода выливается быстро — глюк-глюк-глюк! — примерно за 10 секунд и пропитывает вашу страницу, стол, этаж, а все остальное на виду.«Глупцы» — это не я, чтобы быть смешным: они важны — и мы вернемся к ним через минуту.

Сила давления

Что, если бы вы изменили бутылку с водой так, чтобы большая открытая шея, у нее было только крошечное отверстие наверху? Вы можете попробовать это для себя. Сходите в ванную комнату или кухню, где можно смело приготовить беспорядок. Возьмите старую бутылку из-под напитков с пластиковой крышкой, наполните ее воды и плотно закрутите крышку. Теперь сделайте небольшое отверстие в крышке. булавкой и переверните бутылку вверх дном.Вы найдете воду не выходит вообще (а если и выходит, то очень медленно). В причина проста. Несмотря на вес воды, толкающей вниз, воздух давление поднимается в противоположном направлении и останавливает выход воды из бутылка. Воздух действует как палец, который закрывает отверстие! Если вы сейчас проделаете второе маленькое отверстие в верхней части бутылки (конец, который находится в воздухе напротив крышки — обычно это дно бутылки), вы обнаружите, что вода начинает выходить, как и следовало ожидать.Воздух может попасть в верхнюю часть бутылки, и это позволяет воде вытекать снизу. Покрытие сделайте отверстие для воздуха пальцем, и вы остановите вытекание воды; открытый отверстие для воздуха, и вода снова вытечет наружу.

Фото: Вы могли подумать, что я выливаю воду из этой бутылки, но вы могли видеть и обратное: я наполняю ее воздухом. Если бы воздух был виден, вы бы увидели, как он устремляется в горлышко бутылки мимо линии, выходящей наружу. Вода может выйти, только если может проникнуть воздух.Точно такой же принцип применим и к перьевой ручке.

Чернила на выходе, воздух в

Фото: внимательно посмотрите на острие авторучки, и вы увидите, что оно разделено на две части. Когда вы используете такую ​​ручку, вы часто можете увидеть чернильную линию, стекающую по щели из подачи под действием капилляров. Если вы еще раз посмотрите на первую фотографию на этой странице, вы увидите, что голубая ручка Pelikan в центре имеет видимую чернильную линию вдоль щели в ее наконечнике. Некоторые ручки (но не эта) имеют большое «дышащее» отверстие в верхней части щели, через которое воздух проникает в ручку.

В большинстве случаев мы можем переливать воду из полной бутылки без проделывая в нем дыру … так как это работает? Попробуйте и убедитесь. Заполните бутылку с водой, а затем переверните ее. Вместо того, чтобы сливать плавно и чисто, вы обнаружите, что вода уходит в виде вяленых хлопьев с огромными пузырьками воздуха вверх по воде снизу вверх. Что происходит то, что воздух должен попадать в бутылку, когда вода выходит, поэтому идет постоянная борьба в шее между поступающим воздухом и водой выходит наружу — и это то, что издает шум «блю-ля-ля-ля».если ты наклоните бутылку с водой ближе к горизонтали и опустите воду под небольшим углом воздух может входить одновременно с вода уходит, а они не борются за шею, поэтому шум глотка исчезает.

Как все это относится к перьевой ручке? Вы, наверное, видите теперь, когда механизм авторучки позволяет воздуху как выпускающие чернила. Корм включает в себя систему параллельных каналов, три маленьких для чернил и один большой для воздуха, чтобы воздух мог течь вверх в резервуар, когда чернила текут вниз бумагу с тщательно контролируемой скоростью: чернил достаточно, чтобы сделайте хорошую, сплошную линию, не настолько, чтобы вы залили бумагу, и не настолько мало, что ручка вообще не пишет.

Гравитация и капиллярность

Когда вы пишете перьевой ручкой, как чернила попадают из резервуара на страницу? Частично течет под действием силы тяжести (ее собственный вес тянет ее вниз), но также и за счет капиллярного действия (явление, при котором жидкость автоматически вытягивается по очень тонкой трубке — именно так вода поднимается внутри растения). Если вы держите перьевую ручку острием вниз, гравитация не заставит чернила вылиться полностью, как вы могли ожидать.Это потому, что канал, соединяющий наконечник с резервуаром, довольно узкий. В результате, у нас есть ситуация, когда пластиковая бутылка, наполненная водой, с крошечной дырочкой в ​​крышке: чернила не могут выйти из перьевая ручка, потому что воздух не может попасть внутрь.

Artwork: Примерно так работает подача перьевой ручки: это немного похоже на небольшую трубку с тремя крошечными каналами для чернил, проходящими внизу, и большим воздушным каналом прямо над ними. Когда чернила стекают по трем чернильным каналам, воздух попадает в перо и проходит мимо него, над ним, в противоположном направлении.На врезке справа показано поперечное сечение подачи (если смотреть прямо на наконечник).

Так как же чернила выходят? Когда вы кладете перо на бумагу и протягиваете ее, чернила вытягиваются вниз по щели в центре наконечника и вниз по корму за счет капиллярного действия. Это означает, что он частично притягивается силами сцепления между чернилами и контейнером (прорезь в наконечнике и тремя маленькими каналами в подающем канале), а частично — силами сцепления между каждой молекулой чернил и следующими за ней молекулами).Затем больше чернил стекает по подаче из резервуара, чтобы занять их место. Думайте об этом, если хотите: когда каждая молекула чернил ударяется о бумагу, он тянет за собой молекулы, которые находятся внутри наконечника, как хотя они были связаны цепью и в конечном итоге вытягивали чернила из корм и резервуар. Одновременно через прорезь в наконечнике в перо поступает воздух, и движется в противоположном направлении, постепенно заполняя резервуар по мере того, как в нем заканчиваются чернила.

Кто на самом деле изобрел перьевые ручки?

Произведение: Оригинальный эскиз изобретения Льюиса Уотермана из его патента 1884 года.Из патента США 293 545: Перьевая ручка Льюиса Уотермана, запатентована 12 февраля 1884 г. , любезно предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

Древние

Копейка для ваших мыслей! Слово перо происходит от латинского слова penna, что означает перо; со времен Римской империи до 19 века, большинство письменными принадлежностями были перья, сделанные из птичьих перьев. Ты просто заострил конец пера, чтобы сделать острие, окунул его в горшок с чернила и нацарапал. Когда перо начало тупить, вы бы нужно вынуть нож и снова заточить.Рано или позже ваше перо будет слишком коротким, чтобы точить и вам нужно будет найти другой. Неудивительно, что развитие технологии чугуна и стали в 18-19 Промышленная революция века сделала иглы устаревшими: люди обнаружили, что они предпочитают ручки с прочными металлическими перьями для бесконечной охоты за индейкой и перья заточка.

Уотерман

Писали ли вы пером или металлической ручкой, всегда было по-прежнему проблема: вам нужен горшок с чернилами (обычно его называют чернильницей) тоже. Это было привязкой для всех, кто работал на улице или вдали от письменный стол, например, коммивояжер. Различные изобретатели XIX века придумали ручки со встроенными резервуарами для чернил и капиллярной подачей, но в целом они были довольно грязными и ненадежный. Именно эта трудность побудила продавца страховых компаний из Нью-Йорка Льюиса Э. Уотермана (1837–1901), чтобы разработать современную перьую ручку: простую, удобную портативную ручку с собственная система подачи чернил. Уотерман не изобрел чернильную ручку с нуля; и он не изобрел фонтан ручка (быстрый поиск в базе данных Управления по патентам и товарным знакам США показывает несколько ранее запатентованных конструкции — и историки считают, что ручка со встроенным резервуаром для чернил появилась еще в Египте 10-го века).Но Уотерман сделал одно из ключевых нововведений: он усовершенствовал простую и эффективную систему подачи, которая могла эффективно заменять чернила и воздух.

Произведение: красивая современная перьевая ручка Waterman начала 1990-х годов.

В его патенте США (номер 293 545), который был выдано 12 февраля 1884 г., он отмечает, что его изобретение имеет «сравнительно мало частей» и спроектировано «для обеспечения и автоматического регулирования определенного и равномерного потока чернил на перо, а также для Предотвратите чрезмерное вытекание чернил во время использования пера.» Он объясняет, что основной механизм предполагает тщательный баланс между чернила выходят из пера и воздух попадает: «Нисходящий поток чернил под действием силы тяжести и действием капиллярного притяжения в акте письма заставляет его проходить через бороздку и имеет тенденцию создавать вакуум внутри резервуара, который компенсируется притоком воздуха проходящий вверх через паз. Направление течения воздух, поступающий в резервуар с чернилами, противоположен воздуху истекающие чернила, объем последних несколько уменьшается, и предотвращена чрезмерная разрядка.«

Изобретение Уотермана имело немедленный успех, и его имя до сих пор по сей день украшает один из ведущих мировых брендов перьевых ручек. Прискорбно, что на сайте компании так мало истории, хотя у них действительно есть хронология ручек Waterman с 1883 года до наших дней.

Паркер

Другие изобретатели продолжали улучшать дизайн, утверждая, что их ручки чище и надежнее. чем все, что было раньше. Джордж С. Паркер (1863–1937), основатель компании Parker Pen, запатентовал множество усовершенствований, в том числе упрощенный механизм «самонаполнения» (1911 г.), герметичный предохранительный колпачок (1912 г.) и хитрую особенность, которую он назвал «счастливая кривая» (1911 г.) — изогнутая трубка, соединяющая перо перьевой ручки с боковой стенкой резервуара, что гарантировало, что любые чернила, застрявшие в верхней части, всегда снова стекали вниз за счет капиллярного действия, снижая риск утечка.Согласно рекламе, опубликованной в журнале Popular Mechanics в октябре 1911 года, это было революционное развитие: «Пока Джордж С. Паркер из Джейнсвилля, штат Висконсин, не изобрел« Lucky Curve », ни один производитель перьевых ручек не мог избавиться от смазывания пальцев».

Изображение: перьевая ручка Джорджа Паркера «Lucky Curve» уменьшила риск утечки с помощью изогнутой трубки (синей), соединяющей наконечник (красный) с резервуаром для чернил (зеленый). Избыточные чернила в наконечнике стекают обратно в резервуар за счет капиллярного действия, что снижает вероятность их выброса в карман, когда перо не используется.Из патента США 990 288: Перьевая ручка Джорджа С. Паркера, запатентована 25 апреля 1911 г., любезно предоставлена ​​Управлением по патентам и товарным знакам США.

Каждый изобретатель любит претендовать на кредит. По правде говоря, Уотерман, Паркер и буквально десятки других сыграли лишь частичную роль в разработке перьевых ручек в том виде, в каком мы их знаем сегодня. Выделить «изобретателя» перьевой ручки одного человека невозможно. Как и многие другие изобретения, от электрических лампочек до электронных компьютеров, перьевые ручки показывают, как наука и технологии развиваются через годы, десятилетия, а иногда и столетия совместной работы: движение цивилизации больше зависит от сотрудничества, чем от конкуренции.

Узнать больше

На этом сайте

Вам могут понравиться эти другие статьи на нашем сайте по связанным темам:

На других сайтах

• Перьевая ручка: статья в Википедии содержит очень хорошую историю перьевых ручек, которая рассматривает изобретение Уотермана в более широком контексте.
• Музей пера: храм истории пера в самом сердце Англии.

Статьи

• Пусть перьевые ручки текут! пользователя Miranda Purves.The New York Times, 26 декабря 2018 г. Почему в эпоху цифровых технологий еще достаточно места для аналоговых перьевых ручек.
• Эмили Бреннан, где хранят и продают перьевые ручки. The New York Times, 15 марта 2017 года. Посещение больницы Fountain Pen в Нижнем Манхэттене.
• Ричард Багули при покупке перьевых ручек потратиться (немного) стоит того. Wired, 24 сентября 2014 г. На что обращать внимание при выборе новой перьевой ручки (прежде всего следует учитывать удобство, стиль письма, качество сборки и чистое наполнение).
• Прощай, моя ручка Кончина пера Ника Билтона. The New York Times, 23 июля 2014 г. Могут ли ручки конкурировать в эпоху сенсорных экранов?
• Возродить старая перьевая ручка: The Guardian, 18 января 2010 г. Как 15-минутный макияж может вернуть мертвую ручку к жизни.
• Медленная смерть почерка: BBC News, 26 февраля 2009 г. Будут ли люди вообще писать в будущем?
• Действительно ли Бирос произвел революцию в письменной форме? пользователя Megan Lane. BBC News, 23 ноября 2009 г.Как шариковые ручки изменили способ письма?
• Перьевые ручки повышают «самооценку»: BBC News, 13 ноября 2006 г. Почему одна школа в Шотландии вернулась к использованию перьевых ручек.

Книги

• Перьевые ручки мира Андреаса Ламброу. Philip Wilson Publishers, 2006. Комплексный обзор ручек, производимых в ведущих странах, включая США, Великобританию, Францию, Германию, Италию, Японию и Нидерланды.
• Перьевые ручки «Прошлое и настоящее» Пола Эрано. Collector Books, 2004. Обсуждает восемь самых популярных производителей ручек, включая Waterman.
• Перьевые ручки: их история и искусство Джонатана Стейнберга. Вселенная, 2002. Краткое, но красиво иллюстрированное руководство по перьевым ручкам на протяжении веков.
• Идентификация перьевых ручек: новое компактное учебное пособие и идентификатор Джонатана Стейнберга. Книжные продажи, 1997. Что за ручку ты нашел в комиссионном магазине? Эта небольшая книга поможет вам в этом разобраться.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие веб-сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Крис Вудфорд 2011, 2018. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом друзьям с помощью:

Цитировать эту страницу

Вудфорд, Крис.(2011/2018) Перьевые ручки. Получено с https://www.explainthatstuff.com/how-fountain-pens-work.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Механика настенных фонтанов

Если вы предполагаете, что настенные фонтаны и сложная сантехника идут рука об руку, подумайте еще раз. Настенные фонтаны не тратят время на подобные проблемы. Вместо этого они используют систему рециркуляции воды, которая, как вы увидите позже, помогает сделать установку и обслуживание быстрыми и простыми.

Вот как работает система рециркуляции: Настенные фонтаны имеют резервуар в основании. Перед тем, как включить фонтан, этот резервуар необходимо наполнить рекомендуемым количеством воды. Имейте в виду, что важно правильно рассчитать количество, поскольку оно определяет как уровень шума фонтана, так и количество возникающих брызг.

Погрузившись в уже заполненный резервуар, вы найдете фонтанный насос. Этот насос обычно представляет собой насос с магнитным приводом, который питается от стандартного североамериканского 110-вольтового подключения, но его размер и мощность будут варьироваться в зависимости от размера фонтана.Иногда помпа идет в комплекте с фонтаном, но иногда ее нужно покупать отдельно. Мощность водяного насоса измеряется в галлонах подачи воды в час. Для внутреннего фонтана среднего размера насосу обычно требуется производительность от 100 до 200 галлонов в час [Источник: Water Gallery]. Несмотря на то, что эти насосы работают от электричества, они предназначены для безопасной работы в воде, потому что сам двигатель изолирован от жидкости.

Большинство водяных насосов имеют крыльчатку, небольшое колесо с лопастями или лопастями, похожими на те, что используются на ветряных мельницах, и фонтанные насосы не являются исключением.В фонтанном насосе с магнитным приводом двигатель насоса и крыльчатка не связаны напрямую. Вместо этого двигатель подключен к «ведущему магниту», а «ведомый магнит» прикреплен к рабочему колесу. Эти магниты выровнены для создания сильного магнитного притяжения. Когда мощность двигателя вращает приводной магнит, это притяжение заставляет вращаться ведомый магнит.

Вращение ведомого магнита поворачивает крыльчатку, которая выталкивает воду из резервуара вверх по трубке, которая поднимается вверх по задней части фонтана и соединяет насос с «головкой» фонтана или местом, где вода выходит из фонтана. и снова скатывается по плоской поверхности настенного фонтана, прежде чем снова собраться в резервуаре.

Этот цикл повторяется непрерывно, что позволяет фонтану повторно использовать запас воды.

Однако для того, чтобы настенный фонтан работал в идеальной форме, требуется нечто большее, чем электрическая розетка и кувшин с водой. Как вы узнаете, даже простой и тонкий настенный фонтан время от времени требует небольшого ухода, и все начинается с правильной установки.

Фонтан | ландшафтный дизайн | Британника

Фонтан , в ландшафтной архитектуре, проблема воды, контролируемая или содержащаяся в основном в целях украшения, особенно искусственно созданная струя воды или сооружение, из которого она поднимается.

Вилла д’Эсте: 100 фонтанов

Сотня фонтанов, Вилла д’Эсте, Тиволи, Италия.

Адриан Пингстон

Подробнее по этой теме

Рим: Фонтаны

Рим — это город фонтанов, а также церквей или дворцов, древностей или городских проблем. Более 300 монументальных фонтанов …

Фонтаны с древних времен были важным элементом дизайна садов и общественных мест.Ранний образец сохранился в резной вавилонской котловине (–, 3000 г. до н.э.), найденной в Телло, древнем Лагаше в Месопотамии. Ассирийский фонтан, обнаруженный в ущелье реки Комель, состоит из бассейнов, вырезанных в твердой скале и ступенчато спускающихся к ручью. Небольшие каналы вели воду из одного бассейна в другой, нижний из которых был украшен рельефными изображениями двух безудержных львов.

Во времена Эгейской цивилизации, как и в более поздней Греции, источники часто считались священными, и вокруг них строились святыни, а вода часто стекала в искусственные бассейны.В исторической Греции существовали более высокоразвитые фонтаны; имеется множество литературных ссылок и раскопок. Некоторые были окружены колоннами, как в Лерне. Город Коринф был известен своими фонтанами, особенно источником, посвященным нимфе Пирене. Греческие фонтаны также были утилитарными, они были снабжены достаточными водосборными бассейнами и водохранилищами и часто были затенены портиком.

Роман

В римской цивилизации вода распределялась из каждого конечного резервуара, или castellum, , в бани и большие дома, а также во многие общественные фонтаны, которые снабжали основную часть населения.Примеры, обнаруженные в Помпеях, иллюстрируют оба типа: более декоративный фонтан во внутреннем дворе аристократического дома и утилитарный фонтан на общественной улице. Последний представлял собой простой прямоугольный каменный бассейн с небольшим пьедесталом над ним, на котором была вырезана голова человека или животного, изо рта которой текла вода. Кромка таза была вырезана для перелива.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В дополнение к вышеперечисленным типам римляне разработали нимфей, чисто декоративный тип фонтана, возникший во времена эллинизма.Римские нимфеи стали монументальными домами для удовольствий, часто в форме экседры, покрытой полукуполом. Детали самого фонтана варьировались от многоосновных до струй воды, исходящей от скульптурной фигуры.

В раннехристианские времена фонтаны были помещены во дворе атриума христианской базилики как символы очищения — например, Старый собор Святого Петра, Рим. Подобные фонтаны во дворе продолжали использоваться в монастырях Западной Европы и Византии ( г.г., Cluny; Ватопеди на горе Альтос).

Средневековый европейский

В период раннего средневековья в Европе орнаментальная и архитектурная обработка фонтанов вышла из употребления; колодцы поставляли большую часть необходимой воды. Однако с XII века публичные фонтаны стали появляться снова, а фонтаны-источники получили архитектурную обработку. Обычная форма последнего состояла из большого бассейна, к которому ведет спускающаяся лестница и перекрытого сводом, иногда закрытым, а иногда поддерживаемым только на опорах.Общественные фонтаны средневековых городов обычно имели многоугольную или круглую чашу, иногда лопастную, в центре которой возвышалась колонна или пирс, несущий серию изливов. Архитектурные детали бесконечны. Фонтаны были характерной чертой коммунального строительства в позднем средневековье, часто по заказу гильдий. Немногие из них выживают. Примечательным примером является Schöne Brunnen в Нюрнберге (1398 г.), отличающийся высоким богатым готическим шпилем с множеством статуй и металлическими перилами.

В эпоху позднего средневековья декоративные настольные фонтаны создавались как экстравагантные игрушки. Также записаны современные византийские придворные версии настольных фонтанов с пряными винами. К сожалению, подобных примеров не сохранилось.

Исламский

Фонтаны мусульманских стран имеют большое значение, особенно общественные питьевые фонтаны, называемые себеелс. Это учреждение на Востоке. Распространенный тип — простой излив и раковина, заключенная в изящную нишу.Более амбициозные проекты представляют собой богато украшенный павильон.

Ренессанс и барокко

Эпоха Возрождения в Италии положила начало новому этапу в дизайне фонтанов, в котором скульптура стала заметной. Распространенным типом была последовательность круглых или многоугольных бассейнов на вертикальной опоре, увенчанная фигурой фонтана, из которой била вода. Леонардо да Винчи проектировал фонтаны. В последующий период итальянского барокко фонтаны превратились в сложные композиции бассейнов, скульптур и водных представлений.Рим известен своими многочисленными фонтанами в стиле барокко, особенно фонтаном рек (1648–1651 гг.) На площади Пьяцца Навона Джованни Бернини и фонтаном Треви (завершен в 1762 г. ) Никколо Сальви. Такие фонтаны инсценировали восстановление города, его площадей и церквей, осуществленное под папским руководством.

Помимо этих общественных фонтанов, итальянская застройка включала огромное количество оригинальных фонтанов в саду вилл с эффектными, а иногда и забавными дизайнами. Эффекты трюков стали возможны благодаря сложным механическим устройствам.Например, на водном органе на вилле д’Эсте в Тиволи (1549 г.) играли только тогда, когда наступали на определенные камни мостовой. Было использовано расположение большинства вилл на склоне холма: верхние фонтаны питали по очереди нижние, как на вилле д’Эсте и каскад на вилле Альдобрандини, Фраскати.

Итальянский прецедент положил начало дизайну монументальных городских фонтанов и декоративных садовых фонтанов в Северной и Западной Европе.

Ранним образцом декоративного фонтана во Франции является «Фонтан младенцев» (1550 г.) в Париже работы Джеа Гужона, оригинальная работа, не созданная по итальянским образцам. Фонтан Медичи в Люксембургском саду в Париже работы Саломона де Бросса является прекрасным примером нишевого типа. Самые впечатляющие и амбициозные фонтаны во Франции — фонтаны Версаля, часть огромного садового комплекса, спроектированного Андре Ленотром (1661 г.). Большие отражающие бассейны были частью осевой схемы, а фейерверк часто сопровождал показ фонтана. Вряд ли второстепенным по отношению к художественным достижениям был инженерный подвиг — подавать воду в объеме и под давлением для работы многочисленных фонтанов в Версале.Чисто декоративные фонтаны продолжали оставаться популярными в 18 веке как центральные элементы гражданского дизайна в больших городах и как украшение королевских дворцов и загородных резиденций.

Модерн.

Чатсуорт в Англии был известен своими фонтанами, спроектированными сэром Джозефом Пакстоном в 19 веке, особенно одной струей воды высотой 260 футов (80 м), исходящей из формального отражающего бассейна. В другом месте в Чатсуорте медная ложная ива проливала воду на ничего не подозревающих под своими ветвями.

В XIX и XX веках фонтаны не утратили своей популярности, хотя качество и фантазия не столь очевидны. Экспозиции послужили поводом для масштабных показов фонтанов. Среди множества примеров — Хрустальный дворец в Сиденхэме, Лондон; Всемирная колумбийская выставка в Чикаго, штат Иллинойс (1893 г.) и Всемирная выставка в Нью-Йорке в 1939 г. На Британском фестивале в Лондоне (1951 г.) подвижная водная скульптура, состоящая из поворотных сосудов, приводилась в движение изменением точек тяжести .Когда каждый сосуд наполнялся, он переворачивался только для того, чтобы повернуться вправо и снова наполняться водой сверху. Из постоянных фонтанов прекрасным современным примером, хотя и производным по дизайну, является Букингемский мемориальный фонтан в Чикаго (1927 г.) Жака Ламбера.

Эта статья была недавно отредактирована и обновлена ​​Эми Тикканен, менеджером по исправительным учреждениям.

Узнайте больше в этих связанных статьях Britannica:

• Рим: Фонтаны

  Рим — это город фонтанов, а также церквей или дворцов, древностей или городских проблем. Более 300 монументальных фонтанов являются неотъемлемой частью соблазнительной силы Рима. Часть повседневной, но часть ежедневной неожиданности, они…

• Искусство Центральной Азии: скульптура и живопись

  … форма множества фонтанов, украшающих водопой (пранали) Непала.Из морды макары (индуистского водного чудовища с телом крокодила и головой слона), обшитых позолоченной медью, бьют струи воды в резервуары, расположенные с архитектурным достоинством. Насколько известно…

• скульптура: Использование скульптуры

  Fountain s тоже предназначены в первую очередь для того, чтобы доставлять удовольствие чувствам. Ничто не может сравниться с игрой света, движения, звука и скульптурных образов в огромных фонтанах, в которых движение и звук струй, струй и водопадов воды сочетается с богатым воображением…

Аммиачный фонтан — MEL Chemistry

Научное описание

Как образуется аммиак?

При нагревании в пробирке происходит химическая реакция.Одним из продуктов реакции является аммиак, бесцветный газ со специфическим резким запахом.

(NH ₄ ) ₂ CO ₃ + Ca (OH) ₂ → 2NH _{3 (газ)} + CaCO _{3 (твердый)} + 2H ₂ O

Подробнее

Фактически, карбонат аммония (NH ₄ ) ₂ CO ₃ и гидроксид кальция Ca (OH) ₂ не взаимодействуют друг с другом как есть. Карбонат аммония при нагревании до 60 ^o C разлагается на три вещества:

(NH ₄ ) ₂ CO ₃ → 2NH _{3 (газ)} + CO _{2 (газ)} + H ₂ O _(газ)

Высвобожденный диоксид углерода CO ₂ затем поглощается гидроксидом кальция:

Ca (OH) ₂ + CO ₂ → CaCO _{3 (твердый)} + H ₂ O

Эти два процесса можно суммировать в одно уравнение реакции (см. Первый абзац этого раздела).Следовательно, из пробирки выходит только аммиак NH ₃ (необходимый для нашего эксперимента).

Если вы будете использовать только карбонат аммония, он будет разлагаться очень медленно. Связывание диоксида углерода гидроксидом кальция предотвращает обратную реакцию — синтез карбоната аммония из продуктов его разложения. Таким образом, он помогает быстро собрать необходимое количество аммиака из пробирки.

Почему в колбу начинает поступать вода?

Аммиак NH ₃ хорошо растворяется в воде.Таким образом, часть аммиака из колбы быстро растворяется в капле воды на кончике пластиковой трубки. В результате давление в колбе падает, и вода устремляется внутрь из-за перепада давления относительно атмосферного.

Подробнее

Мы не чувствуем атмосферного давления, потому что наши тела приспособились к жизни на поверхности Земли. На самом деле, однако, на нас постоянно давит многокилометровый слой атмосферы.

Проверить наличие атмосферного давления несложно.Приготовьте большую емкость с водой и опустите в нее высокий прозрачный высокий стакан. Дайте ему наполниться жидкостью. Затем осторожно переверните стакан вверх дном и начните его медленно поднимать, не снимая стакан с резервуара. Вода не вытекает из стакана, потому что атмосфера давит на поверхность воды в резервуаре! В этом случае атмосферное давление превышает давление жидкости в стакане, поэтому стакан не опустеет. Однако, если вы оторвите стакан от поверхности воды, жидкость вытечет наружу и заменится воздухом.

В чашке с раствором тимолового синего атмосферное давление действует на поверхность жидкости аналогичным образом. Как только аммиак растворяется в капле воды на кончике трубки, давление в колбе падает ниже атмосферного. А затем атмосфера может через трубку вдавить воду в колбу, образуя фонтан.

Создание мгновенного перепада давления в колбе возможно только потому, что аммиак хорошо растворяется в воде (около 700 литров аммиака на один литр воды!). Очень немногие газы в нормальных условиях ведут себя подобным образом. Углекислый газ CO ₂ , например, используется для производства газированных напитков. Однако для его растворения в воде требуется высокое давление (выше атмосферного). Вот почему углекислый газ образует пузырьки, когда вы открываете бутылку с газировкой.

Способность большинства газов растворяться в жидкости при повышенном давлении может сыграть с человеком злую шутку. Об этом нужно помнить дайверам и участникам глубоководных экспедиций.Вода намного тяжелее воздуха, а на глубине 10 метров давление вдвое выше, чем на уровне моря. Когда водолаз ныряет на большую глубину, газообразный азот N ₂ растворяется в крови, чего никогда не бывает в обычных условиях. Если ныряльщик слишком быстро поднимается на поверхность, растворенный газ образует пузырьки в кровеносных сосудах, как это происходит в открытой бутылке с газировкой. Это явление называется декомпрессионной болезнью и может привести к очень серьезным повреждениям организма, включая смерть.

Почему аммиак так хорошо растворяется в воде?

Трудно представить, но мы можем растворить до 700 литров аммиака в одном литре воды! Другие газы вряд ли могут конкурировать с такими характеристиками.Для сравнения: в одном литре воды можно растворить всего 30 мл кислорода O ₂ , что примерно в 23 000 раз меньше, чем в случае с аммиаком!

Почему такая разница? Фактически, молекулы аммиака взаимодействуют с молекулами воды и образуют так называемые водородные связи. Эти связи намного слабее, чем химические, но они поддерживают молекулы газа в растворенном состоянии. Кроме того, существует также химическое взаимодействие аммиака с водой:

NH ₃ + H ₂ O <=> NH ₄ OH <=> NH ₄ ⁺ + OH ^—

Напротив, кислород O ₂ , как и другие газы, не образует водородных связей.Кроме того, кислород не вступает в химическую реакцию с водой.

Подробнее

Что это за водородные связи? Это довольно сложный вопрос. Попробуем найти ответ, не углубляясь в сложные научные описания и расчеты.

Водородная связь — это относительно слабая связь между атомом водорода H и другим атомом в соседней или той же самой молекуле (последняя называется внутримолекулярной водородной связью). Отметим, что указанный выше атом водорода H уже связан с другим атомом (в нашем случае это связь «O – H» в молекуле воды):

Если сравнивать регулярную химическую связь между атомом водорода и другим атомом с водородной связью, наиболее существенная разница заключается в расстоянии между атомами, образующими связь, и энергии этой связи (т.е. количество энергии, необходимое для разрыва связи).

В молекуле воды атом водорода расположен примерно на 1 À ^o от атома кислорода, с которым он связан (À ^o , или Ангстрем, — единица измерения очень малых длин: 1 метр состоит из 10 миллиардов А ^или ). Однако этот же атом водорода также образует водородную связь с атомом кислорода соседней молекулы воды, и длина этой связи в два раза больше.

Интересно, что именно водородные связи делают воду жидкой при нормальных условиях.

Почему так важно не переворачивать колбу?

Аммиак примерно в два раза легче воздуха, поэтому он поднимается вверх. Аммиак из пробирки постепенно накапливается в колбе и выталкивает воздух вниз. Если бы вы перевернули колбу вверх дном, аммиак немедленно улетел бы, позволяя воздуху заменить его, и вы не смогли бы продолжить эксперимент с воздухом.

Подробнее

Окружающий воздух кажется легким и невесомым, но это только первое впечатление.На самом деле у него есть вес! Если вы поместите закрытый сосуд с вакуумным насосом (из которого воздух был откачан насосом) на одни весы и другой закрытый сосуд с воздухом на других весах, будет очевидно, что воздух весит больше, чем ничего.

В 1811 году ученый Амедео Авогадро обнаружил, что равные объемы любых газов при одинаковых условиях содержат одинаковое количество молекул. Позже этот принцип был назван законом Авогадро в честь его первооткрывателя. Таким образом, чем тяжелее молекулы газа, тем тяжелее сам газ.

Воздух представляет собой смесь газов. Состав воздуха: 78,084% азота (N ₂ ), 20,948% кислорода (O ₂ ), 0,934% аргона (Ar) и 0,031% диоксида углерода (CO ₂ ). Остальные 0,003% составляют неон (Ne), метан (CH ₄ ), гелий (He), криптон (Kr), водород (H ₂ ) и ксенон (Xe). Следовательно, воздух немного тяжелее азота и немного легче кислорода.

Некоторые газы очень легкие. Гелий Он — один из самых легких газов.Он настолько легкий, что может не только летать, но и поднимать что-нибудь еще. Благодаря этому свойству гелий используется для наполнения воздушных шаров. Однако самым легким газом является водород H ₂ . К сожалению, использовать его для водородных развлечений небезопасно, потому что он очень легко воспламеняется.

Многие газы тяжелее воздуха, и довольно часто это приводит к плачевным последствиям. Некоторые населенные пункты, расположенные в низинах, окруженных горами, полностью вымерли из-за естественных выбросов токсичных газов, таких как сероводород (H ₂ S) и двуокись углерода (CO ₂ ). Эти газы тяжелее воздуха. Вырвавшись из разломов земной коры или всплыв со дна озера, они вытесняют воздух над поверхностью земли, вызывая гибель людей и большинства животных.

Одним из самых тяжелых газов при нормальных условиях является гексафторид серы (SF ₆ ) или Elagas. Он часто используется физиками-ядерщиками в качестве изолятора в ускорителях частиц. Элагас настолько тяжелый, что если «налить» его в плоский контейнер и аккуратно опустить сверху лодочку из алюминиевой фольги, он «поплывет» на поверхности газа.Гексафторид серы прозрачен, поэтому создается впечатление, будто лодка парит в воздухе.

Почему жидкость меняет цвет?

Краситель Тимоловый синий относится к группе химических веществ, называемых индикаторами. Его раствор меняет цвет в зависимости от количества ионов водорода (H ⁺ ) в молекуле тимолового синего. Молекула индикатора имеет очень сложную структуру, поэтому для простоты мы будем обозначать ее «Ind». Тимоловый синий существует в трех формах:

IndH ₂ <=> IndH ^— <=> Ind ^2-

Каждый из них окрашивает раствор в определенный цвет: IndH ₂ — в красный, IndH ^— — в желтый, Ind ^2- — в синий.

В чашке индикатор в основном присутствует в виде IndH ^— , что делает раствор желтым. Это происходит потому, что в растворе присутствует определенное количество H ⁺ .

Когда аммиак растворяется в воде, количество свободных ионов водорода H ⁺ уменьшается, потому что они предпочитают взаимодействовать с молекулами NH ₃ , а не теряться в одиночестве в растворе:

NH ₃ + H ⁺ <=> NH ₄ ⁺

В результате индикатор трансформируется в форму Ind ^2-, и решение станет синим.

.