Сосуд Мариотта

Сосу́д Марио́тта (сифо́н Марио́тта^[1]) — устройство, позволяющее добиться равномерного вытекания струи жидкости за счёт постоянного давления. Было изобретено французским физиком XVII века Эдмом Мариоттом (1620—1684).

Принцип работы

Сифон Мариотта представляет собой герметично закрытый сосуд, в крышку которого вставлена открытая с обоих концов трубка, одним концом погружённая в жидкость, а другим — сообщающаяся с атмосферой.

Первоначально, когда все клапаны и сообщающееся с атмосферой отверстие в трубке закрыты, уровень жидкости в трубке совпадает с уровнем жидкости в сосуде. Если наполнить сосуд жидкостью не полностью, над её поверхностью будет некоторое количество воздуха, и давление [math]\displaystyle{ P\; }[/math] в нижней части трубки вычисляется по формуле:

[math]\displaystyle{ P=\rho g h_0 + p_0 }[/math], где:

[math]\displaystyle{ \rho }[/math] — плотность жидкости;
[math]\displaystyle{ g }[/math] — ускорение свободного падения;
[math]\displaystyle{ h_0 }[/math] — расстояние между поверхностью жидкости и нижней частью трубки;
[math]\displaystyle{ p_0 }[/math] — давление в пространстве над водой (атмосферное давление).

Если открыть клапан 3, то трубку, вытеснив жидкость в ней, заполнит воздух, а давление над поверхностью станет равным [math]\displaystyle{ p_0-\rho g h_0 }[/math]. На уровне конца трубки установится атмосферное давление [math]\displaystyle{ p_0 }[/math]. Жидкость из отверстия начнёт вытекать только под давлением столба жидкости между клапанами 2 и 3 (на рис.), которое останется постоянным всё время, пока конец трубки остаётся погружённым в жидкость. Через трубку в верхнюю часть сосуда будет поступать воздух.

Скорость истечения жидкости можно определить, воспользовавшись формулой Торричелли^[2]:

[math]\displaystyle{ v = \sqrt{2gh} }[/math], где [math]\displaystyle{ h }[/math] — расстояние между нижним концом трубки и клапаном (или между клапанами 2 и 3 на рис.).

Если при открытом клапане 3 открыть клапан 2, находящийся на уровне нижнего конца трубки, жидкость из него вытекать не будет из-за равенства давления по обе стороны клапана. Если при открытом клапане 3 открыть клапан 1, жидкость из него также не потечёт - вместо этого через клапан 1 в сосуд будет поступать воздух, а давление на уровне клапана 3 и скорость истечения струи из него увеличатся.

Применение

Основное свойство сосуда Мариотта состоит в том, что он позволяет регулировать скорость потока жидкости. Это используется в системах непрерывной подачи чернил (СНПЧ)^[3], при дозировке жидкостей в лабораторных условиях^[4], в топливных баках для мазутных горелок испарительного типа (в небольших котельных), также в поливе некоторих растений.

Гидростатика

Примечания

↑ Научная Сеть >> Механика сплошных сред (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2012. Архивировано 10 мая 2012 года.
↑ Космодемьянский А. А. «Курс теоретической механики. Часть 2»
↑ СНПЧ (системы непрерывной подачи чернил) для струйных принтеров Epson, Canon, HP, СНПЧ RDM | СНПЧ РДМ, СНПЧ IST | СНПЧ ИСТ | СНПЧ Ink-System, СНЧП Chernil.net (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2012. Архивировано 29 мая 2012 года.
↑ Химический каталог >> Лабораторный практикум по технологии основного органического синтеза стр 68 (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2012. Архивировано 30 июня 2012 года.

[1] Научная Сеть >> Механика сплошных сред (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2012. Архивировано 10 мая 2012 года.

[2] Космодемьянский А. А. «Курс теоретической механики. Часть 2»

[3] СНПЧ (системы непрерывной подачи чернил) для струйных принтеров Epson, Canon, HP, СНПЧ RDM | СНПЧ РДМ, СНПЧ IST | СНПЧ ИСТ | СНПЧ Ink-System, СНЧП Chernil.net (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2012. Архивировано 29 мая 2012 года.

[4] Химический каталог >> Лабораторный практикум по технологии основного органического синтеза стр 68 (неопр.). Дата обращения: 12 июня 2012. Архивировано 30 июня 2012 года.

[1]

[2]

[3]

[4]