Расчет плотности смеси двух углеводородных жидкостей. Измерение наименьшего перепада давления

Таблица 1

Вопрос.  Какова плотность смеси двух углеводородных жидкостей, если для нее взято 0,4л нефти (ρ_н = 850кг/м³) и 0,6л керосина (ρ_к = 800кг/м³).

Решение

Определяем плотность смеси по выражению    ρ_см = Σr_iρ_i, где r_i – объемные доли жидкостей.

Объем все смеси     V = V_н + V_к = 0,4 + 0,6 = 1,0л.

Объемные доли       r_н = = 0,4;    r_н = = 0,6.

Плотность смеси      ρ_см = 0,4∙850 + 0,6∙800 = 820кг/м³.

Ответ:  820кг/м³.

Вопрос.  Два одинаковых, считающихся недеформируемыми образца породы при пластовом давлении в лабораторных условиях насыщены один водой, а второй нефтью. Сравните объемы жидкости, вытекающие из образцов при снижении давления до атмосферного.

Решение

Объемы жидкостей вытекающих из пород зависят от плотностей этих жидкостей. Плотность воды 1000кг/м³, плотность нефти 850кг/м³.

Если масса пород М, объемы можно определить

V_в = ;   V_н = .

При сравнении этих величин

 < , т.е. V_в < V_н.

Ответ: нефти больше

Вопрос.  Можно ли при помощи термометра определить величину атмосферного давления?

Решение

Термометр служит только для измерения температуры, а для измерения атмосферного давления применяют  барометр.

Ответ: для этой цели служит барометр.

Таблица 2

Вопрос. С одной стороны в частично заполненную водой открытую U-образную трубку добавили бензин. Сравните высоты столбов бензина (h_б) и воды (h_в), отсчитываемые от границы раздела жидкостей.

Решение

Давления в точках раздела жидкостей будет равны      Р_а + ρ_в∙g∙h_в = Р_а + ρ_б∙g∙h_б,

После преобразований получаем        ρ_в∙h_в = ρ_б∙h_б, высота столба воды         h_в = .

Искомая высота уровней    h = h_б – h_б = h_б, полученное выражение получается положительным, значит

h_б > h_в.

Ответ: h_б > h_в

                                                                                                                                                                                            

Вопрос.  Прибор для измерения давления имеет шкалу пределами измерения от 0 до 0,1МПа. Как называется прибор?

Решение

Для измерения давления ниже атмосферного  от 0 до 0,1МПа служат вакуумметры.

Ответ: вакуумметр

Вопрос. По трубопроводу течет вода. Какую из жидкостей (ртуть, четыреххлористый углерод, бензин) нужно залить в двужиткостный дифференциальный манометр, что бы он мог измерить наименьший перепад давления? При этом ρ_р > ρ_ч.у > ρ_б.

Решение

Давление зависит от плотности жидкости, поэтому, что бы измерить наименьший перепад давления необходимо залить жидкость с наименьшей плотностью, т. е. бензин.

Ответ: бензин.

Вопрос. На стенке закрытого сосуда с жидкостью установлены манометр и вакуумметр. Показания каждого из них 2,45кПа, а расстояние по вертикали между ними 5м. Какая из жидкостей находится в резервуаре: бензин, вода или ртуть?

Решение

Манометр показывает манометрическое давление Р_ман = 2,45кПа.

Вакуумметр показывает вакуумметрическое давление Р_вак = 2,45кПа.

Таблица 3

Вопрос. Под уровнем жидкости находятся две равновеликие поверхности: квадрат и круг. Сравните силы давления жидкости, действующей с одной стороны на каждую из этих фигур.

Решение

Сила давления жидкости на поверхность равна

Р = ρ∙g∙h_ц∙ω, где h_ц – центр приложения силы, м, примем равным;

ω – площадь смоченной поверхности, м², если примем сторону квадрата 1м и диаметр  круга 1м, то получим площади смоченных поверхностей:

квадрата  ω = 1м²;

круга ω =  = 0,785м².

Площадь квадрата больше, чем площадь круга, значит сила давления на квадрат, больше чем на круг.

Ответ: на квадрат сила давления больше

Вопрос. Может ли центр давления совпасть с центром тяжести смоченной твердой поверхности.

Решение

Полное гидростатическое давление в точке можно определить по формуле

Р = Р_о + ρ∙g∙h,

Где Р_о – давление на свободной поверхности жидкости,

h – глубина погружения точки, которая может совпасть с центром тяжести только телом, имеющим прямоугольную форму.

Ответ: Может, если эта поверхность имеет прямоугольную форму.

Вопрос. Что происходит с равнодействующей всех сил давления на плоскую стенку небольшого сосуда, заполненного жидкостью, если его закрыть и над свободной поверхностью в нем создавать постепенно возрастающий вакуум.

Решение

Абсолютное давление на крышку

Р_абс = Р_атм – Р_вак.

Вакуум – это давление ниже атмосферного, значит,  равнодействующая всех сил давления на плоскую стенку сосуда будет уменьшаться.

Ответ: уменьшается.

Таблица 4

Вопрос. Круглое отверстие в боковой вертикальной плоской стенке резервуара с жидкостью может быть закрыто (рис.): плоской (а), сферической (б) или конической (в). Покажите соотношение растягивающих болты усилий для этих крышек.