Yhdistetyt astiat

Leonilla on astia täynnä vettä. Veden pinta on tasainen - vesi on levossa. Astiassa oleva vesi kohdistaa painetta kaikkiin suuntiin. Mitä kauempana pinnasta, sitä enemmän painetta on. Leon yhdistää astian toiseen tyhjään astiaan käyttäen pilliä, joka on yhdistetty päistään kummankin astian pohjalle.

Tämä asetelma on esimerkki yhdistetyistä astioista. Katsotaan mitä nyt tapahtuu. Aluksi paine on korkeampi ensimmäisessä vedellä täytetyssä astiassa, ja matalampi toisessa, tyhjässä astiassa. Ensimmäisessä astiassa oleva paine työntää vettä pillin läpi toiseen astiaan. Kun vesi virtaa astiasta toiseen, vedenpinta muuttuu, samoin kuin paine astioissa.

Missä vedenpinta laskee, paine laskee. Kun vedenpinta nousee, paine kasvaa. Vesi virtaa jatkuvasti astiasta toiseen, kunnes paine molemmissa astioissa on sama. Koska nesteiden paine riippuu etäisyydestä pinnasta, paine molemmissa astioissa on sama kun vedenpinnat ovat samat. On tärkeää, että säiliöt tai astiat ovat yhteydessä sillä tavoin, että neste voi virrata vapaasti niiden välillä, ja että ilmanpaine pinnan yläpuolella on sama.

Jos nämä ehdot täyttyvät, neste virtaa aina astiasta toiseen kunnes se asettuu samalle tasolle jokaisessa astiassa. Eli kunnes paine kussakin astiassa on sama. Tämä tapahtuu riippumatta astioiden muodosta tai koosta, tai nesteen tyypistä. Tätä kutsutaan yhdistettyjen astioiden periaatteeksi. Tämänkö takia kastun aina, kun kastelen isoäiti Ellenin puutarhaa?

Kastelukannuni on yhdistetty astia, ja paine työntää vettä ulos! Kastelukannun nokka ja vesisäiliö on yhdistetty, joten olet oikeassa Leon, niitä voidaan pitää yhdistettyinä astioina. Kun Leon täyttää vesisäiliön päällä olevan aukon kautta, vedenpinta sisällä nousee. Kun vedenpinta nousee, paine vesisäiliössä kasvaa, ja työntää vettä nokasta ylös. Valitettavasti Leonin kastelukannun nokka on alempana kuin vesisäiliön aukko.

Joten taso, jolle veden pitäisi asettua, on hieman nokan aukon yläpuolella. Paine työntää veden ulos nokan aukon läpi, kunnes neste voi lopulta laskeutua samalle tasolle sekä nokassa että vesisäiliössä. Ensi kerralla kastumisen välttämiseksi Leonin pitäisi muistaa, kuinka yhdistetyt astiat toimivat. Hän voi yrittää olla täyttämättä kastelukannua liikaa, tai hän voisi hankkia toisen, jossa nokka on pidempi ja korkeammalla kuin vesisäiliö! Yhdistettyjä astioita käytetään monissa tilanteissa!

Yksi yleisimmistä käyttötavoista on vesitorneissa. Vesitorni on suuri vesisäiliö korkealla. Vesisäiliö on yhdistetty putkilla lähellä oleviin rakennuksiin. Putket ja vesitorni muodostavat yhdistetyn astian. Paine missä tahansa kohdassa putkien sisällä on sama kuin paine samalla tasolla vesitornin sisällä.

Joten kun vettä pumpataan torniin, vesi täyttää myös putket. Kun jossakin lähellä olevista rakennuksista avataan hana, paine saa veden virtaamaan putken läpi ja ulos hanan kautta. Yhdistetyt astiat ovat erittäin hyödyllinen osa elämää. ... oikein käytettynä!