🧬 Топологическая иллюзия разных геометрических форм

#математика #топология #геометрия #math #maths #gif #geometry #science

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🔥 Тепловой взрыв при изохорическом нагревании газа 💨 [НИЯУ МИФИ] Опыт от Гервидса Валериана Ивановича

Паровой взрыв (англ. Vapor Explosion) — резкое (быстрое) за время 1 мс образование большого количества пара, сопровождающееся местным повышением давления, вследствие перехода тепловой энергии (затрачиваемой на испарение жидкости и расширение пара) в механическую.

Жидкости высокой степени чистоты легко входят в перегретое состояние. Связано это с тем, что в таких средах присутствует весьма малое количество зародышей паровых пузырей. Однако если перегретая чистая жидкость контактирует с ячеистой структурой или внутри неё возникают турбулентные течения, то в течение сравнительно малого промежутка времени количество зародышей многократно увеличивается и в них начинается процесс парообразования. Возникающие при этом локальные течения ещё больше турбулизируют жидкость, что приводит к росту интенсивности парообразования и процесс ускоряется лавинообразно до тех пор, пока вся жидкость не превратится в пар.

По этой причине нагрев чистых жидкостей до температуры кипения чрезвычайно опасен. На большинстве бытовых водонагревательных приборов есть соответствующие предупреждения о недопустимости использования дистиллированной воды.

☢️ условиях тяжелой аварии на АЭС паровой взрыв может происходить при контакте расплавленных материалов активной зоны — кориума — с теплоносителем. Механизмы фрагментации расплава связаны с локальными тепловыми и гидродинамическими явлениями на границе расплава и теплоносителя. Периодический рост и схлопывание паровых пузырей, разница в скоростях капли и расплава приводят к силам, вызывающим дробление капель. Образующиеся ударные волны при взаимодействии с каплями расплава также приводят к дроблению капель.

Силовые элементы главного циркуляционного контура АЭС работают в тяжелых условиях: высокий уровень температур и давлений; значительные термические напряжения, обусловленные большими тепловыми нагрузками и градиентами температуры; высокие скорости теплоносителя, способствующие появлению вибраций; ионизирующее излучение. Поэтому во время эксплуатации серьёзное внимание обращается на поддержание заданного безопасного теплогидравлического режима. На АЭС имеются надежные системы контроля всех основных режимных параметров и состояния оборудования. Тем не менее, даже маловероятные отказы отдельных элементов оборудования или отказы в системах контроля и регулирования, или просто случайное сочетание неблагоприятных отклонений режимных параметров от нормальных условий эксплуатации могут привести к аварийным ситуациям. Безопасность АЭС базируется на комплексе мероприятий, направленных на профилактику причин аварийных ситуаций и совершенствования средств защиты. Один из главных вопросов оценки парового взрыва — знание того, как быстро отводится тепло от расплавленной частицы. Исследованию этого вопроса посвящён комплекс научных исследований, в частности механизмам фрагментации теплоносителя. #опыты #эксперименты #физика #термодинамика #physics #science #наука #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

🚜 Модель трактора с действующим паровым двигателем 🔥💨

Паровой трактор — трактор или тягач, использующий в качестве силовой установки паровой двигатель (тепловой двигатель внешнего сгорания). Подобные трактора активно производились с конца 19 века и до окончания Второй мировой войны, паровые тракторы используют до сих пор энтузиасты и коллекционеры в США и других странах, часть из них хранится в музеях. Внешне они похожи на паровозы на колёсах или гусеницах.

Тракторы создавались во многих странах Европы и в США, и производились множества конструкций и компоновок. Условно все конструкции можно разделить на 2-а типа:
▪️ Паровой трактор «overtype» — «высокий тип», это если двигатель расположен непосредственно сверху на котле. Такой котел имеет конструкцию паровозного (локомобильного) типа, то есть жаротрубно — дымогарный. Компоновка «overtype» использовалась исключительно в массивных тракторах — тягачах, которые были очень тяжелыми и громоздкими, что определялась конструкцией их котла паровозного типа, а также низкими параметрами пара, которые такие котлы могли развивать. Стоит указать, что котлы паровозного типа работали на давлении пара не более 12-14 атм. и действовали исключительно на выброс «мятого» пара в атмосферу. Таким образом, они функционировали без применения конденсаторов.

▪️ Паровой трактор «undertype» 1874 год. — «низкий тип», двигатель расположен где-то на раме трактора или автомобиля, то есть паровой мотор стоит отдельно от котла. Компоновка «undertype», применялась когда паровой двигатель расположен на раме шасси, то есть установлен отдельно от котла, и использовалась в большом разнообразии компоновок. Эта конструкция применялась как для различных тракторов- тягачей, так и для различных автомобилей. В этом случае использовались котлы самой различной компоновки, в том числе и на жидком топливе — от керосина, до мазута. Наиболее технически совершенные модели котлов в таких автомобилях и тракторах создавали давление пара в 100 атм, что обеспечивало достаточно высокую экономичность и значительную мощность подобных паросиловых установок. Например, на давлении в 100 атм. работал мотор немецкого парового грузовика фирмы «Henschel», при температуре перегретого пара в 450 0С. #опыты #эксперименты #физика #термодинамика #physics #science #наука #видеоуроки

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

😵‍💫 Вязкость газов (опыт с дисками): модель гидродинамической коробки передач

Вязкость газов — это свойство, благодаря которому выравниваются скорости движения различных слоёв газа. Механизм возникновения вязкости заключается в том, что из слоя газа с большой скоростью движения переносится импульс к слою, движущемуся с меньшей скоростью. В результате возникает внутреннее трение газовых слоёв: быстрый слой тормозится, а медленный — ускоряется.

Некоторые свойства вязкости газов:
▪️ Зависимость от температуры: вязкость газов увеличивается при нагревании. Это связано с тем, что средняя скорость молекул возрастает с повышением температуры.
▪️ Независимость от давления: вязкость не очень разреженных газов практически не зависит от давления.
▪️ Измерение: вязкость газов характеризуют динамическим коэффициентом вязкости (единица измерения в СИ — паскаль-секунда, Па·с) или кинематическим коэффициентом вязкости (единица измерения в СИ — м²/c).
▪️ Измерение вязкости: для измерения используют вискозиметры, например, измеряют время вытекания заданного объёма через калиброванное отверстие под действием силы тяжести.

Гервидс Валериан Иванович — доцент кафедры общей физики МИФИ, кандидат физико-математических наук.
#physics #физика #опыты #термодинамика #эксперименты #science #наука #видеоуроки #газодинамика

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

💨 Закон Бернулли (также называется уравнением или теоремой Бернулли) — один из основных законов гидродинамики, который устанавливает зависимость между скоростью стационарного потока жидкости и её давлением.

Суть закона: если вдоль линии тока давление жидкости повышается, то скорость течения убывает, и наоборот.

Некоторые проявления закона:
▪️ Эффект Вентури: в узкой части трубы скорость течения жидкости выше, а давление меньше, чем в широкой части.
▪️ Работа расходомера Вентури: на эффекте понижения давления при увеличении скорости потока.
▪️ Работа струйного насоса: в основе работы устройства лежит понижение давления при увеличении скорости потока.
▪️ Притяжение судов, движущихся параллельным курсом: закон объясняет, почему суда могут притягиваться друг к другу.

Закон назван в честь швейцарского физика и математика Даниила Бернулли (1700–1782).
Understanding Bernoulli's Theorem Walter Lewin Lecture

⚾️ Эффект зависания шарика в потоке воздуха

🧪 Закон сообщающихся сосудов

💧 Гидростатический парадокс или парадокс Паскаля

💧 Принцип работы гидравлического пресса

💦 Рабочий насос с гибким рабочим колесом

#видеоуроки #physics #физика #опыты #механика #техника #гидродинамика #эксперименты

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Ручной генератор для зарядки в любых условиях

Внутри устройства — трёхфазный генератор на неодимовых магнитах с металлическим редуктором и с мощными накопительными конденсаторами. От генератора можно заряжать повербанки, фонари, питать радиостанции и трансиверы.

Принцип работы генератора основан на законе электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем. Этот закон гласит, что при изменении магнитного поля в проводнике возникает электрический ток.

⚙️ Процесс работы генератора включает следующие этапы:

▪️ Механический привод. Генератор получает механическую энергию от источника, такого как двигатель внутреннего сгорания, паровая турбина или ветровая турбина. Этот источник вращает вал генератора.

▪️ Магнитное поле. Внутри генератора расположен магнит или система электромагнитов, создающая магнитное поле. В зависимости от конструкции, магнит может находиться как на роторе, так и на статоре.

▪️ Индукция тока. При вращении вала магнитное поле перемещается вокруг неподвижных проводников или обмоток (в большинстве случаев это медные провода), что и вызывает электрическую индукцию. В результате во проводниках возникает переменный ток.

▪️ Выходной ток. Сгенерированный электрический ток выводится через внешние контакты генератора и может быть использован для подачи электроэнергии в сети или для питания электрических устройств.
#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib

⚡️ Откуда берется трехфазный ток?

Трёхфазный ток вырабатывается синхронным генератором. Его статор (неподвижная часть) включает три обмотки (сегмента), находящиеся в окружности со сдвигом друг от друга на 120°. Трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей переменного тока, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга во времени на определённый фазовый угол. В трёхфазной системе этот угол равен 2π/3 радиан (120°).

Основными элементами трёхфазной цепи являются:
▪️ Электростанция. Производит электроэнергию с напряжением от 1 до 35 киловольт путём преобразования энергии источника (воды, тепла или атома) в механическую.
▪️ Трёхфазный генератор. Выполняет преобразование механической энергии в электрическую с определённой мощностью, измеряемой в киловаттах, которую он может подать на потребителя.
▪️ Повышающий силовой трансформатор. Выполняет повышение величины выходного напряжения от 110 до 750 киловольт для того, чтобы передать электроэнергию на большие расстояния до населённых пунктов и городов.
▪️ Линии электропередач (ЛЭП). Опорные сооружения, на которых установлены токопровода для безопасной передачи высоковольтной энергии.
▪️ Понижающий силовой трансформатор (трансформаторные подстанции). Выполняет снижение величины выходного напряжения обратно до 1–35 киловольт для её подачи на низковольтные линии.
▪️ Приёмники — потребители трёхфазного тока — бытовые или специализированные электроприборы.

Трёхфазный переменный ток наиболее распространён и используется в промышленности, на предприятиях, в медицинских учреждениях и в частном секторе (например, в коттеджах) для питания энергозатратного оборудования или большого количества техники.
#видеоуроки #physics #физика #опыты #электродинамика #электричество #магнетизм #эксперименты #научные_фильмы

💡 Physics.Math.Code // @physics_lib