Посудина Маріотта

Посудина Маріотта. 1, 2, 3 — клапани.

Посудина Маріотта (сифон Маріотта^[1]) — пристрій, що дозволяє домогтися рівномірного витікання струменя рідини завдяки сталому тиску. Винайшов французький фізик XVII століття Едм Маріотт (1620—1684).

Принцип роботи

Сифон Маріотта — герметично закрита посудина, в кришку якої вставлено відкриту з обох кінців трубку, одним кінцем занурену в рідину, а іншим — сполучену з атмосферою.

Спочатку, коли всі клапани й отвір у трубці, сполученій з атмосферою, закриті, рівень рідини в трубці збігається з рівнем рідини в посудині. Якщо наповнити посудину рідиною не повністю, над її поверхнею буде деяка кількість повітря, і тиск ${\displaystyle P\;}$ в нижній частині трубки обчислюється за формулою:

${\displaystyle P=\rho gh_{0}+p_{0}}$, де:

• ${\displaystyle \rho }$ — густина рідини;
• ${\displaystyle g}$ — прискорення вільного падіння;
• ${\displaystyle h_{0}}$ — відстань між поверхнею рідини й нижньою частиною трубки;
• ${\displaystyle p_{0}}$ — тиск у просторі над водою (атмосферний тиск).

Якщо відкрити клапан 3, то трубку, витіснивши з неї рідину, заповнить повітря, а тиск над поверхнею стане рівним ${\displaystyle p_{0}-\rho gh_{0}}$. На рівні кінця трубки встановиться атмосферний тиск ${\displaystyle p_{0}}$. Рідина з отвору почне витікати тільки під тиском стовпа рідини між клапанами 2 і 3 (див. рисунок), який залишається сталим весь час, поки кінець трубки залишається зануреним у рідину. Через трубку у верхню частину посудини надходитиме повітря.

Швидкість витікання рідини можна визначити, скориставшись формулою Торрічеллі^[2]:

${\displaystyle v={\sqrt {2gh}}}$, де ${\displaystyle h}$ — відстань між нижнім кінцем трубки і клапаном (або між клапанами 2 і 3 на рисунку).

Якщо при відкритому клапані 3 відкрити клапан 2, розташований на рівні нижнього кінця трубки, рідина з нього витікати не буде через рівність тисків по обидва боки клапана. Якщо при відкритому клапані 3 відкрити клапан 1, рідина з нього також не потече — натомість через клапан 1 у посудину надходитиме повітря, а тиск на рівні клапана 3 і швидкість витікання струменя з нього збільшаться.

Застосування

Основна властивість судини Маріотта полягає в тому, що вона дозволяє регулювати швидкість потоку рідини. Це використовується в системах безперервної подачі чорнила (СБПЧ)^[3], при дозуванні рідин у лабораторних умовах^[4], у паливних баках для пальників випарного типу (у невеликих котельнях), також у поливі деяких рослин.

Примітки

1. Научная Сеть >> Механика сплошных сред. Архів оригіналу за 10 травня 2012. Процитовано 12 червня 2012.
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. Архів оригіналу за 29 травня 2012. Процитовано 12 червня 2012.
4. Химический каталог >> Лабораторный практикум по технологии основного органического синтеза стр 68. Архів оригіналу за 30 червня 2012. Процитовано 12 червня 2012.