Как сделать давление в бутылке

Какое давление выдерживает пластиковая бутылка: интересные факты

Большинство людей считают, что пластиковые бутылки являются достаточно непрочными, а некоторые даже боятся того, что они могут взорваться, когда в них находится газированная вода. Ответ на вопрос о том, какое давление выдерживает пластиковая бутылка, содержащийся в статье, заставит многих удивиться.

Пластиковая бутылка

В настоящее время пластик и пластмассы являются самым распространенным материалом, который находит широкое применение в различных сферах деятельности человека. Одной из таких сфер является изготовление пластиковых бутылок для напитков. Индустрия пластиковых бутылок начала активно развиваться с 50-х годов прошлого века. Основными преимуществами бутылок из пластика в сравнении со стеклянными бутылками являются простота их изготовления, возможность придания пластику различных форм, дешевизна производства и удобство при транспортировке.

Бутылки для газированных напитков изготавливают из полиэтилентерефталата (ПЭТ). Однако сразу необходимо отметить, что тара различного объема имеет некоторые вариации в своем химическом составе, а также в толщине ее пластиковых стенок. Использование именно ПЭТ при производстве бутылок для напитков связано с его химической стойкостью против алкоголя и натуральных масел, а также с его физической прочностью при воздействии механических нагрузок, в том числе давления. Также следует знать, что ПЭТ разрушается ацетоном и теряет свои свойства при температурах выше 70 ℃.

Подготовка к эксперименту с давлением в бутылке

Как известно из курса физики, давление представляет собой силу, которая воздействует на поверхность данной площади. Выражают давление в системе СИ в паскалях (Па), но часто на практике используют другие единицы измерения, например, миллиметры ртутного столба или бары. Так, 1 бар = 100 000 Па, то есть давление в 1 бар приблизительно равно давлению в 1 атмосферу (1 атм. = 101 325 Па).

Подготовка к эксперименту также включает установку бутылки правильным образом: ее кладут на бок, а отверстие просверливают по центру крышки (пробки). В это отверстие помещается соответствующая трубка. Для закрепления трубки можно использовать разные вязкие вещества, в том числе и клей. Как только насос, манометр и бутылка собраны в единую конструкцию, можно начинать проводить эксперимент.

Использование воды и воздуха

Как вода, так и воздух являются текучими субстанциями и создают давление во всех направлениях одинаково, поэтому они могут использоваться для экспериментов по изучению сопротивляемости пластиковой бутылки давлению внутри нее. Однако необходимо знать некоторые особенности использования воды и воздуха.

Вопрос использования воды или воздуха упирается в две главные проблемы: сложность техники исполнения и безопасность. Так, чтобы проводить эксперименты с водой, необходимо более сложное оборудование (прочные шланги, регулятор подачи воды в бутылку), для проведения же экспериментов с воздухом достаточно иметь только насос. С другой стороны, воздушные эксперименты являются менее безопасными, чем водяные. Причиной всему тот факт, что когда взрывается бутылка, то воздух вырывается из нее с огромной силой и может увлечь за собой осколки пластика, которые, в свою очередь, могут нанести вред близко находящимся людям. С водой такого не происходит, она не разбрызгивается во все стороны при разрушении бутылки ПЭТ.

Поэтому чаще всего при испытании пластиковых бутылок давлением используют воздух, но предварительно бутылку заполняют на 60-80 % водой.

Камера колеса, мяч и пластиковая бутылка

Рассматривая вопрос, какое давление выдерживает пластиковая бутылка, в первую очередь следует обратиться к результатам сравнительных экспериментов. Одним из популярных сравнительных экспериментов на давление является использование камеры автомобиля, мяча и пластиковой бутылки.

Материал, из которого изготовлена бутылка, является не таким эластичным, как резина, но и не таким хрупким, как многие твердые тела, например, стекло. Эти физические свойства придают ему необходимый запас прочности и сопротивляемости при воздействии больших давлений.

Проведение эксперимента с пластиковыми бутылками

После подготовки к эксперименту и перед тем, как его начать, необходимо принять соответствующие меры безопасности. Заключаются они в том, что нужно отойти на некоторое расстояние от места проведения эксперимента, при этом следует позаботиться о том, чтобы был доступ к показаниям манометра с целью фиксации значений в момент взрыва бутылки.

Во время проведения эксперимента можно видеть, что до 4/5 от максимального давления, которое может выдержать бутылка, она практически не деформируется. Значительные деформации ПЭТ наблюдаются только в последние 10 % для давления перед взрывом.

Полученные результаты

В результате анализа ряда экспериментов с бутылками ПЭТ разного объема и разных фирм было выяснено, что все полученные результаты находятся в пределах от 7 до 14 атмосфер. При этом однозначно ответить на вопрос, какое давление выдерживает пластиковая бутылка 2 литра или 1,5 литра нельзя, ввиду вышеназванных причин, то есть некоторые бутылки в 2 литра оказывались намного крепче, чем 1,5 литра. Если говорить о среднем значении, то можно сказать, что пластиковые бутылки объемом до 2 литров выдерживают 10 атмосфер. Для примера напомним, что рабочее давление в шинах авто составляет 2 атмосферы, а шины грузовых автомобилей качают до 7 атмосфер.

Если говорить о бутылках ПЭТ большего объема, например, 5 литров, то можно сказать, что они выдерживают гораздо меньшее давление, чем тары на 1,5 и 2 литра. Какое давление выдерживает пластиковая бутылка 5 литров? Около 3-5 атмосфер. Меньшие значения связаны с большим диаметром тары.

Источник

Давление в бутылке!

Всем доброй ночи. У меня собственно вопрос. Сегодня соорудил самодельную подачу СО2. Из двух бутылок кластикрвых, на соде и лимонной кислоте. Засыпал соду в одну бутыль, в другую лимонную кислоту. Все нормально. Создалось давление пузыри пошли но вот бутылку в которой сода, очень сильно раздуло, совсем дубовая даже немного округлилась)). Так меня волнует: не шарахнет ли это все дело у меня и выдержит ли сама бутылка столь высокое давление. Отпишитесь пожалуйста. Уж очень меня это волнует.
Заранее спасибо.

Сама система состоит из двух бутылок, в той в которой лимонка(0.5 литра) одно отверстие. Из неё идёт шлангом в бутылку объёмом литр в которой два отверстия.

бутылка с содой на 1 литр, а лимонка на 0.5 литра. Шланги приклеены намертво. даже трясти пытался для создания большего давления, видно как оно повышалось но ни чего не происходило. Вот что то я немного волнуюсь.

Изменено 13.11.16 автор Og998

Og998
И тут же начинает перетискать жидкость из маленькой бутылку в большую. Давление выравнивается.

Og998
попробую обьяснить, когда запускаешь всю это «конструкцию», начинает расти давление в обеих бутылках. Как только давление нормализовалось, бутылки становятся очень твёрдыми, особенно с содой. Открываешь регулятор, пошёл газ и через какое то время когда давление начинает падать, то в бутыль с собой начитает вновь поступать кислота. Как только давление выравнилось течь жидкости останавливается. Но на протяжении всего времени на ощупь давление в бутылке не падает

Опасность данной конструкции только в одном: полностью перекрыть трубу в случае, когда большое количество кислоты уже попало в соду. Если этого не джопускить, то система должна сама останавливать реакцию прекращением подачи кислоты. Давление при этом конечно будет высоким, но его дальнейший росто остановится, поскольку реакция прекратилась. Как сказал, сами бутылки держат до 7-8 атмосфер. Это довольно много. Если при перекрывании шланга реакция надежно останавливается, то должно быть относительно безопасно.
Еще мне кажется, колесико не очень удобно для регулировки потока: слишком легко открывает и закрывает.

Изменено 13.11.16 автор Константин Кучеренко

Источник

Как подбросить бутылку так, чтобы она приземлилась на дно? ”water bottle flipp challenge”

В формулировке задачи было задано исследовать явление и параметры, влияющие на удачное приземление бутылки. Полное динамическое описание такой задачи достаточно сложное (видно, что вода внутри перетекает по мере вращения бутылки, изменяя момент инерции, а значит и угловую скорость), но я хочу попытаться дать хотя бы приближённое к действительности простое описание системы.

В момент закрутки бутылки вращение происходит относительно горлышка (верхней части бутылки). После того, как бутылку отпускают, она начинает вращаться и двигаться поступательно:

$$
T = \frac\Bigg(1 + \sqrt<1 + \frac<2g(H-x)>> \Bigg) \qquad (1.4)
$$
Подставляя в (1.4) (1.3) и (1.1), получим конечную формулу для времени падения, необходимого для успешного приземления:

Формула получилась достаточно большая. Это произошло потому, что время связано с начальной скоростью, которая определяется угловой скоростью и координатой центра масс. В свою очередь, координата центра масс зависит от параметров системы. В таком виде использовать это соотношение не удобно, но нам (1.5) напрямую не понадобится.

Используя то, что \( <3 \pi>/ <2>= \omega T \) и (1.4) получим, что

Решая это уравнение относительно \( \omega \), мы увидим, что единицы из скобки и из корня при возведении в квадрат взаимно уничтожаться и получится совсем простое квадратное уравнение. Мы берём только положительный корень, так как работаем с модулем угловой скорости (направление мы учли при подсчёте угла поворота):

Проще всего использовать (1.7), подставляя заранее рассчитанные по формулам (1.1) и (1.2) \( r \) и \( x \).

Также необходимо учесть ограничения на установку, происходящие из-за того, что бутылка имеет размер и нужно, чтобы когда она сделала оборот на \( \pi / 2 \), расстояние до пола было больше, чем \( r \):

$$
H + \frac <3>— \frac <18>> r \qquad (1.9)
$$
В противном случае бутылка просто ударится верхней частью о пол.
Используя то, что \( \omega T = <3 \pi>/ <2>\), решаем неравенство (1.9) относительно \( \omega \).

Получается, что при увеличении размеров бутылки, необходимая для переворота угловая скорость уменьшается! Почему же так получилось? Дело в том, что в нашем способе бросания время падения определяется начальной вертикальной скоростью, которая в свою очередь определяется угловой скоростью и размерами бутылки: чем больше размер, тем больше \( r \), а значит больше и \( V_0 \)!

Условие (1.10) достаточно легко выполняется практически для любых начальных высот (Это легко понять, сравнивая (1.10) с (1.7)). Проблемы начинаются при отрицательных высотах: на большую возвышенность забросить бутылку не получится (в нашем способе бросания):

Друзья! Я очень благодарен вам за то, что вы интересуетесь моими работами, ведь каждый пост на сайте даётся очень непросто. Я буду рад любому отклику и поддержке с вашей стороны.

Если у вас остались вопросы или пожелания, то вы можете оставить комментарий (регистрироваться не нужно)

Только добрался до статьи. Интересный подход, но данные изложения не приближают к основному эффекту (как я понял) ибо у тебя жидкость не меняет положения в бутылке.По сути это бутылка с тяжёлым дном.
+У тебя удачными условием падения считается лишь нужный угол бутылки в момент когда Она соприкоснётся с дном. Но этого же не достаточно. Если ты просто отпустишь вертикально ориентированную бутылку, то она у тебя отскочит.
——————————————-
Согласен.
Модель будет работать не во всех случаях.

Дата: 03-11-2018 в 09:15

ну спасибо теперь я немогу проиграть шутка нифига не помогло)

Дата: 14-09-2020 в 13:36

Задачка та ещё. Что-то похожее мудрили поляки с монетой и кватернионами и даже целую статью написали.
J. Strzałko, J. Grabski, A. Stefański, P. Perlikowski, T. Kapitaniak. Dynamics of coin tossing is predictable // Physics Reports (7 September 2008); doi:10.1016/j.physrep.2008.08.003.

Дата: 04-11-2020 в 04:51

Мои курсовые | 30.11.2019: Выложил мои курсовые в открытый доступ. Теперь они отображаются в колонке слева под новостями.

Для будущих авторов | 12.10.18: Если вы хотите стать автором статей на сайте и получить подтвержденный аккаунт, то обращайтесь на почту! support@ilinblog.ru

Обновления | 21.08.18: Добавлена возможность комментировать статьи. Сайт адаптирован под мобильные устройства.

Обновления | 19.01.18: Добавлена возможность добавления математических формул в статьи посредством языка latex. Пример использования тут. Также добавлена возможность редактирования статей.

Информация о пользователях | 28.10.17: Расширена функциональность страницы пользователей, теперь можно добавить статус и личную информацию.

Источник

Барометр из бутылки

В сегодняшнем эксперименте мы попробуем сделать барометр из обычной стеклянной бутылки. Руководства по его изготовлению в большом количестве присутствуют на различных сайтах (причем однотипные, то есть, скорее всего, бездумно скопированные друг у друга). Например:

Принцип работы такого барометра довольно прост: внутри бутылки сохраняется объем воздуха при фиксированном давлении. Налитая жидкость играет роль подвижного поршня между этим объемом воздуха и внешней атмосферой. Если внешнее (атмосферное) давление будет изменяться, то и уровень жидкости в трубке тоже будет двигаться. Так, при повышении давления уровень столбика будет опускаться, при понижении давления – подниматься.

Попробуем сделать барометр. Для этого нам понадобятся: стеклянная бутылка (0.5 литра), питьевая соломинка, изолента. С помощью изоленты делаем на соломинке пробку, которая будет плотно входить в горлышко бутылки (можно взять и обычную пробку, у меня такой под рукой не оказалось). После того, как в бутылку налита жидкость и вставлена соломинка, внутренний объем воздуха необходимо герметизировать. Можно сделать это, например, залив горлышко клеем “Момент” (во время его высыхания не допускайте перепадов температуры, иначе клей будет вздуваться пузырями из-за выходящего воздуха).

После того, как все высохнет, барометр готов к работе. Здесь мы обнаруживаем неприятную особенность: он имеет высокую чувствительность, причем не только к давлению, но и к температуре. В итоге воздух либо входит внутрь бутылки, либо, наоборот, вода выливается наружу. Таким образом, использовать такой барометр по своему прямому назначению крайне затруднительно.

В доказательство проведем некоторые расчеты “на пальцах”:

Атмосферное давление изменяется примерно на 20 мм. рт. столба от нормального. Таким образом, относительное изменение давления:

delta_P / P = 20 / 760 = 0.0263

Это изменение приводит к такому же относительному изменению объема воздуха, находящегося в бутылке. Будем считать, что бутылка заполнена наполовину, т.е. V = 250 мл. Тогда

delta_V = V * 0.0263 = 6.58 мл = 6580 мм 3

В то же время, объем соломинки (диаметр 2 мм, длина 20 см = 200 мм):

V_сол = 3.14*1*200 = 630 мм 3

Видно, что объема соломинки заведомо не хватает, чтобы вместить всю ту жидкость, которая будет подниматься или опускаться. Такая же проблема наблюдается и при изменении температуры. Даже если температура изменится всего на 5 градусов, относительное изменение составит:

delta_T / T = 5 / 270 = 0.019

что сравнимо по эффекту с изменением давления.

Выводы:

Необходимо держать такой барометр в помещении с постоянной температурой (можно в холодильнике, но там запотевает стекло, и смотреть уровень жидкости затруднительно).

Необходимо использовать трубку большего диаметра.

При соблюдении этих условий можно рассчитывать на работоспособность данного устройства.

Источник

Зачем на дне бутылки углубление (выемка)

Формы винных бутылок создавались под влиянием традиций, технологий и маркетинга. Дизайн помогал производителям выделится на фоне конкурентов, что привело к появлению емкостей с различным наклоном плечиков и длиной горлышка, с вогнутым или плоским дном. Существует стереотип, что выемка на бутылке служит показателем качества вина, однако это всего лишь миф, не имеющий ничего общего с действительностью.

История появления углубления на дне бутылки

На протяжении многих столетий вино разрешалось продавать исключительно в бочках, хотя упоминания о стеклянных сосудах встречается еще в трудах древнеримского писателя и философа Плиния Старшего. Запрет объяснялся тем, что емкости изготавливали вручную, что не гарантировало точного объема. По причине трудоемкого и сложного производства изделия из стекла были дороги и считались роскошью. Европейская знать заказывала для себя изысканные сосуды с монограммами и гербами, в которые переливали вино перед подачей к столу.

Отцом современной бутылки называют английского придворного дипломата Кенелма Дигби, который на досуге увлекался алхимией и проявлял интерес к кулинарии. Он усовершенствовал технологию производства и изобрел формулу, по которой удавалось изготавливать прочные бутылки с толстыми стенками. Дигби сделал свое открытие в 1630-е годы, и с этого момента стеклянные емкости стали постепенно набирать популярность.

В XVIII веке свою лепту в усовершенствование технологии внес Пьер Периньон, основатель французского дома шампанских вин. Бутылки того времени были мощными и имели на дне глубокую выемку, которая называлась пунтом. По какой причине делалось углубление в винной бутылке, единого мнения нет до сих пор. Одна из наиболее популярных версий заключается в том, что со стеклом работали вручную.

Стеклу придавали форму с помощью вдувания порций воздуха в расплавленную массу, которая находилась на конце трубки. Такая техника не давала возможности сделать абсолютно гладкое дно, поэтому стекло вдавливали внутрь, чтобы бутылка была устойчивой и не царапала стол. Кроме того, пунт укреплял нижнюю часть емкости, что было важно для хранения игристых вин, поэтому с переходом на промышленное производство углубление в дне бутылки сохранилось.

Древние бутылки с выемкой были более прочными

Гипотезы энологов

Эксперты в вопросах истории виноделия полагают, что углубление в дне бутылки сохранили не только ради повышения прочности. В 1728 году Людовик XV снял запрет на торговлю вином в стекле, что привело к оживлению экспорта. Бутылки было сложно перевозить, и углубление несколько облегчало эту задачу. Горлышко изолировали соломой и складывали емкости встык — такая конструкция была компактна, устойчива и меньше резонировала при перевозке.

Считается, что углубление в бутылке удерживает осадок, который образуется в выдержанном вине. Емкости в погребе хранятся в горизонтальном состоянии, поэтому вина с большим возрастом перед дегустацией рекомендуется оставить в вертикальном состоянии на 2-3 дня. За это время частички опускаются на дно, а коническая форма донышка не дает им подняться при розливе.

Наличие углубления никак не сказывается на свойствах и качестве напитка внутри

Существуют версии, что пунт:

В настоящее время большинство виноделов считают бутылки с вогнутым дном данью прошлому. Современное стекло достаточно прочное, чтобы выдержать любое давление, а вина с осадком — большая редкость.

Пунт превратился в эстетический элемент, который ничего не говорит о качестве содержимого бутылки. Такие виды винных емкостей, как боксбойтель, кьянти, мозель и рейн имеют плоское дно, что объясняется исторически сложившимися традициями.

Источник