☄️ Взаимодействие раскалённого металла с водой. Когда возможен взрыв? Вопрос, кажущийся простым, таит в себе серьёзные опасности, актуальные для металлургической и химической промышленности. Рассмотрим два варианта:
▪️ 1. Единичный раскалённый металлический шарик
При контакте с водой происходит интенсивная теплопередача. Металл быстро отдаёт тепло, вызывая кипение воды в непосредственном контакте с ним. Образуется слой пара (паровая рубашка), который изолирует шарик от жидкости, препятствуя мгновенному теплообмену. Шарик будет остывать, а вода — бурно кипеть. Взрыва не произойдёт.
▪️2. Большой объём жидкого металла
Ситуация кардинально меняется. Массивный расплав не успевает быстро остыть. При его попадании в воду происходит не просто кипение, а стремительное парообразование по всей поверхности контакта. Пар образуется с такой скоростью, что буквально разрывает жидкую среду, вызывая мощный паровой взрыв (взрыв парового облака). Энергия выделяется за счёт почти мгновенного перехода воды в газообразное состояние и её резкого расширения.
▪️3. Образование гремучей смеси и химический взрыв
Это тоже возможно, но при определённых условиях. Ключевой фактор — химический состав металла.
▫️Если металл является высокоактивным (например, щелочные или щёлочноземельные металлы: натрий, калий, кальций), то при высокой температуре он не просто окисляется, а напрямую реагирует с водой:
▫️Выделяющийся водород (H₂) смешивается с кислородом воздуха. Образовавшаяся гремучая смесь воспламеняется от раскалённого металла или искры, что приводит к объёмному химическому взрыву.
Условия для взрыва:
1. Металл должен быть химически активным (восстановителем).
2. Температура должна быть достаточной для инициации бурной реакции.
3. Концентрация водорода в воздухе должна находиться в пределах воспламеняемости (примерно 4 - 75 % по объёму).
✍🏻 Эффект Лейденфроста в промышленных масштабах: При контакте капли расплава с водой может возникать устойчивая паровая прослойка. Взрыв происходит, когда эта прослойка внезапно коллапсирует, обеспечивая мгновенный и огромный по площади контакт горячей поверхности с водой. Этот процесс называется тепловым взаимодействием быстрого фазового перехода.
✍🏻 Каталитическая роль оксидной плёнки: На поверхности многих расплавов (например, алюминия) есть оксидная плёнка. Она может препятствовать прямому контакту и реакции с водой. Однако при взрывном парообразовании плёнка разрывается, обнажая чистый, химически активный металл.
✍🏻 Распад воды на элементы: При экстремально высоких температурах (свыше 2500°C, что достижимо для некоторых металлов и термитной реакции) возможен не столько химический синтез, сколько термическая диссоциация воды на атомарный водород и кислород, что резко увеличивает взрывоопасность среды.
Взрыв при попадании расплава в воду — это реальная и крайне опасная комбинация физического (парового) и, для активных металлов, химического взрыва. Основные риски связаны не с малыми объёмами, а с промышленными инцидентами, например, при разливе жидкого чугуна или алюминия. #термодинамика #мкт #химия #физика #наука #магнетизм #опыты #physics #эксперименты
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
▪️ 1. Единичный раскалённый металлический шарик
При контакте с водой происходит интенсивная теплопередача. Металл быстро отдаёт тепло, вызывая кипение воды в непосредственном контакте с ним. Образуется слой пара (паровая рубашка), который изолирует шарик от жидкости, препятствуя мгновенному теплообмену. Шарик будет остывать, а вода — бурно кипеть. Взрыва не произойдёт.
▪️2. Большой объём жидкого металла
Ситуация кардинально меняется. Массивный расплав не успевает быстро остыть. При его попадании в воду происходит не просто кипение, а стремительное парообразование по всей поверхности контакта. Пар образуется с такой скоростью, что буквально разрывает жидкую среду, вызывая мощный паровой взрыв (взрыв парового облака). Энергия выделяется за счёт почти мгновенного перехода воды в газообразное состояние и её резкого расширения.
▪️3. Образование гремучей смеси и химический взрыв
Это тоже возможно, но при определённых условиях. Ключевой фактор — химический состав металла.
▫️Если металл является высокоактивным (например, щелочные или щёлочноземельные металлы: натрий, калий, кальций), то при высокой температуре он не просто окисляется, а напрямую реагирует с водой:
2Na + 2H₂O → 2NaOH + H₂ + Q (тепло)▫️Выделяющийся водород (H₂) смешивается с кислородом воздуха. Образовавшаяся гремучая смесь воспламеняется от раскалённого металла или искры, что приводит к объёмному химическому взрыву.
Условия для взрыва:
1. Металл должен быть химически активным (восстановителем).
2. Температура должна быть достаточной для инициации бурной реакции.
3. Концентрация водорода в воздухе должна находиться в пределах воспламеняемости (примерно 4 - 75 % по объёму).
✍🏻 Эффект Лейденфроста в промышленных масштабах: При контакте капли расплава с водой может возникать устойчивая паровая прослойка. Взрыв происходит, когда эта прослойка внезапно коллапсирует, обеспечивая мгновенный и огромный по площади контакт горячей поверхности с водой. Этот процесс называется тепловым взаимодействием быстрого фазового перехода.
✍🏻 Каталитическая роль оксидной плёнки: На поверхности многих расплавов (например, алюминия) есть оксидная плёнка. Она может препятствовать прямому контакту и реакции с водой. Однако при взрывном парообразовании плёнка разрывается, обнажая чистый, химически активный металл.
✍🏻 Распад воды на элементы: При экстремально высоких температурах (свыше 2500°C, что достижимо для некоторых металлов и термитной реакции) возможен не столько химический синтез, сколько термическая диссоциация воды на атомарный водород и кислород, что резко увеличивает взрывоопасность среды.
Взрыв при попадании расплава в воду — это реальная и крайне опасная комбинация физического (парового) и, для активных металлов, химического взрыва. Основные риски связаны не с малыми объёмами, а с промышленными инцидентами, например, при разливе жидкого чугуна или алюминия. #термодинамика #мкт #химия #физика #наука #магнетизм #опыты #physics #эксперименты
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔥36❤32👍11⚡2😱1
Media is too big
VIEW IN TELEGRAM
При проектировании любых конструкций — от железнодорожных путей до микрочипов — инженеры обязаны учитывать фундаментальное физическое явление: термическое расширение. Почему металлический шарик при нагреве перестаёт проходить через кольцо? Нагреваясь, металлический шарик расширяется, и его объём увеличивается. Это происходит из-за изменения характера тепловых колебаний атомов в кристаллической решётке металла.
1. В нормальном состоянии атомы в узлах решётки совершают хаотические колебания вокруг положения равновесия.
2. При нагреве кинетическая энергия атомов возрастает.
3. Амплитуда колебаний атомов значительно увеличивается.
4. Среднее расстояние между атомами растёт, что и приводит к увеличению размера всего макроскопического тела.
Проще говоря, «тепловое дрожание» атомов становится более интенсивным, и они вынуждены отодвигаться друг от друга, занимая больше пространства.
Существуют ли тела, которые сжимаются при нагреве?
Да, такое явление называется аномальное термическое расширение. Оно наблюдается у некоторых материалов в определённых температурных диапазонах.
Классический пример — вода. При нагреве от 0°C до 4°C её объём не увеличивается, а уменьшается. Плотность воды при 4°C максимальна.
Среди твёрдых тел аналогичным поведением обладают:
1. Кремний и германий при очень низких температурах.
2. Сплавы с «эффектом памяти» (например, нитинол).
3. Некоторые виды керамик и цирконий-вольфрамат.
4. Обычный лёд при температуре, близкой к точке плавления.
Малоизвестные факты:
1. Инвар — сплав железа (64%) и никеля (36%), обладающий практически нулевым коэффициентом теплового расширения. Он используется в прецизионных приборах, эталонных мерках длины и деталях космических аппаратов.
2. Относительность расширения. При одинаковом нагреве алюминиевый стержень расширится примерно в два раза сильнее, чем железный. Это критически важно при создании биметаллических элементов (например, в термостатах).
3. Расширение Вселенной. В некоторой аналогии, метрическое расширение Вселенной описывается уравнениями, имеющими сходство с формулами теплового расширения, хотя природа этого явления совершенно иная.
Термическое расширение — не просто лабораторный феномен, а мощная сила, которую необходимо учитывать. Оно наглядно демонстрирует прямую связь между макромиром, который мы видим, и микромиром атомных взаимодействий.
#термодинамика #мкт #химия #физика #наука #микромир #опыты #physics #эксперименты #science
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍48❤16🔥10🤝6🤔3❤🔥2
Помните, как это было? Кофе, зачетка и возможность просто учиться без спринтов и задач
29 ноября в 16:00 будет Back to Uni — встреча-ностальгия в кампусе Центрального университета для ИТ-сообщества.
Что вас ждет:
— Пары от преподавателей ЦУ — применять знания не обязательно, будет просто интересно.
— Возможность узнать, как и зачем ИТ-специалисту преподавать в вузе, даже если нет опыта или страшно начать.
— Студенческие клубы, разговоры по душам в коридорах и та самая атмосфера, где можно просто вдохновляться.
Пары будут вести руководитель отдела прикладного ML в AI-центре Т-Банка Андрей Мельников, руководитель аналитики международного Яндекс Поиска Роман Васильев, к.м.н., руководитель направления исследований «Мышление и AI» в лаборатории нейронаук и поведения человека Сбера Яна Венерина и другие эксперты.
Это бесплатно. Приходите с однокурсниками — ностальгировать вместе.
Регистрируйтесь по ссылке тут!
29 ноября в 16:00 будет Back to Uni — встреча-ностальгия в кампусе Центрального университета для ИТ-сообщества.
Что вас ждет:
— Пары от преподавателей ЦУ — применять знания не обязательно, будет просто интересно.
— Возможность узнать, как и зачем ИТ-специалисту преподавать в вузе, даже если нет опыта или страшно начать.
— Студенческие клубы, разговоры по душам в коридорах и та самая атмосфера, где можно просто вдохновляться.
Пары будут вести руководитель отдела прикладного ML в AI-центре Т-Банка Андрей Мельников, руководитель аналитики международного Яндекс Поиска Роман Васильев, к.м.н., руководитель направления исследований «Мышление и AI» в лаборатории нейронаук и поведения человека Сбера Яна Венерина и другие эксперты.
Это бесплатно. Приходите с однокурсниками — ностальгировать вместе.
Регистрируйтесь по ссылке тут!
👍17❤14🤩5🔥3👨💻2
This media is not supported in your browser
VIEW IN TELEGRAM
Вчера был пост про
▪️ Принцип прост: При охлаждении до -196°C большинство металлов ощутимо сжимаются (коэффициент термического расширения работает в обе стороны).
▪️ Процесс: Деталь погружают в жидкий азот. Она «усыхает» на несколько сотых миллиметра — и этого достаточно.
▪️ Монтаж: Быстро, пока деталь холодная, её практически вручную устанавливают в отверстие.
▪️ Финал: Деталь прогревается до температуры окружающей среды и расширяется, создавая неразъемное, сверхпрочное соединение.
Основные плюсы такого метода: не повреждает покрытие, идеальная точность, иногда это единственно возможные способ. Некоторые механизмы могут быть собраны только с помощью экстремального холода.
#термодинамика #мкт #химия #физика #наука #микромир #опыты #physics #эксперименты #science #азот
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍89❤🔥37🔥25❤8🤩3🤝2💯1
📗 Начала физики [2007] Павленко Ю.Г.
💾 Скачать книгу
Кому подойдет эта книга:
▪️Учащимся физико-математических лицеев и гимназий.
▪️Абитуриентам, готовящимся к поступлению в ведущие технические и естественнонаучные вузы (МФТИ, МГУ, НГУ и др.).
▪️Студентам младших курсов для закрепления и углубления школьной программы.
▪️Преподавателям физики в качестве источника сложных и интересных задач.
Кому не подойдет:
▫️Новичкам, только начинающим изучать физику.
▫️Учащимся, которым нужен упрощенный или «разжеванный» подход.
▫️Тем, кто готовится к стандартному школьному ЕГЭ без цели углубления (хотя для части «С» она очень полезна).
☕️ Кто захочет задонать на кофе: ВТБ:
📚Книжная серия. Курс общей физики [2007-2020] Иродов, Покровский
📚 Сборник задач по общему курсу физики [3 книги] [1998-2000]
📚 Курс общей физики в 5 томах [2021] Савельев И.В.
📚 Наука. Величайшие теории [50 выпусков] + Спец. выпуск
📚 Курс теоретической физики [2 тома] [1972] А. С. Компанеец
#физика #математика #задачи #геометрия #physics #math #science #наука #подборка_книг
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
💾 Скачать книгу
Кому подойдет эта книга:
▪️Учащимся физико-математических лицеев и гимназий.
▪️Абитуриентам, готовящимся к поступлению в ведущие технические и естественнонаучные вузы (МФТИ, МГУ, НГУ и др.).
▪️Студентам младших курсов для закрепления и углубления школьной программы.
▪️Преподавателям физики в качестве источника сложных и интересных задач.
Кому не подойдет:
▫️Новичкам, только начинающим изучать физику.
▫️Учащимся, которым нужен упрощенный или «разжеванный» подход.
▫️Тем, кто готовится к стандартному школьному ЕГЭ без цели углубления (хотя для части «С» она очень полезна).
☕️ Кто захочет задонать на кофе: ВТБ:
+79616572047 (СБП) 📚Книжная серия. Курс общей физики [2007-2020] Иродов, Покровский
📚 Сборник задач по общему курсу физики [3 книги] [1998-2000]
📚 Курс общей физики в 5 томах [2021] Савельев И.В.
📚 Наука. Величайшие теории [50 выпусков] + Спец. выпуск
📚 Курс теоретической физики [2 тома] [1972] А. С. Компанеец
#физика #математика #задачи #геометрия #physics #math #science #наука #подборка_книг
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
🔥33❤15👍8😍3⚡2🤩1
Начала физики [2007] Павленко Ю.Г..pdf
12.5 MB
📗 Начала физики [2007] Павленко Ю.Г.
Фундаментальный, строгий и требовательный учебник, ставший классикой для углубленного изучения физики в старших классах и на младших курсах вузов. Это не книга для легкого чтения или знакомства с предметом «с нуля». Это интеллектуальный тренажер для тех, кто хочет понять физику на глубоком, системном уровне. Книга построена традиционно для фундаментальных курсов: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, оптика, квантовая и ядерная физика. Однако ее главная особенность — не в перечне тем, а в глубине и строгости их изложения.
1. Теоретическая часть: Изложение лаконичное, концентрированное. Автор не тратит слов на лирические отступления. Каждое понятие, каждый закон вводятся четко и последовательно. Особый акцент делается на физический смысл явлений и их математическое описание. Это не сборник формул, а система, где показывается логическая связь между разделами.
2. Задачи: Это «золотой фонд» книги. Задачи расположены по нарастающей сложности — от стандартных учебных до олимпиадных и задач вступительных экзаменов в престижные вузы. Их отличительная черта — они требуют не простой подстановки в формулу, а глубокого анализа, построения физической модели и нетривиального математического решения. Многие задачи являются маленькими исследованиями.
🔸 Достоинства:
➕Фундаментальность: Дает прочную, систематизированную базу знаний. После изучения этой книги у студента формируется целостная картина физики как науки.
➕Развитие мышления: Книга учит не запоминать, а думать, анализировать условие, видеть скрытые связи и применять общие законы к конкретным ситуациям.
➕Качество задач: Подборка задач беспрецедентна по своей ценности для подготовки к серьезным испытаниям. Решение этих задач — это лучшая тренировка ума для будущего физика или инженера.
➕Математическая строгость: Внимание уделяется не только физической, но и математической стороне вопросов, что крайне важно для правильного понимания.
🔹 Недостатки (особенности):
➖Высокий порог входа: Книга требует серьезной математической подготовки (уверенное владение алгеброй, тригонометрией, основами математического анализа) и базового понимания физических процессов. Без этого она покажется непонятной и отталкивающей.
➖Лаконичность и сухость изложения: Автор не разжевывает материал. Некоторые моменты могут потребовать дополнительных объяснений от преподавателя или изучения других, более популярных учебников.
➖Не для всех форматов экзаменов: Для стандартного ЕГЭ материал избыточен и излишне сложен. Ее ценность раскрывается именно при целенаправленной углубленной подготовке.
По сложности и подходу «Начала физики» Павленко часто ставят в один ряд с такими классическими книгами, как «Общий курс физики» И.В. Савельева (для вузов) или задачниками Рымкевича и Волькенштейна. Однако Павленко уникален своим балансом между сжатым, но полным теоретическим курсом и блестящим подбором задач, что делает его идеальным именно для переходного этапа «школа — вуз».
«Начала физики» Ю.Г. Павленко — это книга-легенда. Это не просто учебник, а испытание для будущего ученого или инженера. Если вы готовы к серьезной работе, хотите не просто сдать экзамен, а по-настоящему понять логику и красоту физики, то эта книга станет вашим незаменимым спутником и проводником в мир высокой науки. Она требует усилий, но щедро вознаграждает за них ясным умом и глубокими знаниями. #физика #математика #задачи #геометрия #physics #math #science #наука #подборка_книг
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Фундаментальный, строгий и требовательный учебник, ставший классикой для углубленного изучения физики в старших классах и на младших курсах вузов. Это не книга для легкого чтения или знакомства с предметом «с нуля». Это интеллектуальный тренажер для тех, кто хочет понять физику на глубоком, системном уровне. Книга построена традиционно для фундаментальных курсов: механика, молекулярная физика и термодинамика, электродинамика, оптика, квантовая и ядерная физика. Однако ее главная особенность — не в перечне тем, а в глубине и строгости их изложения.
1. Теоретическая часть: Изложение лаконичное, концентрированное. Автор не тратит слов на лирические отступления. Каждое понятие, каждый закон вводятся четко и последовательно. Особый акцент делается на физический смысл явлений и их математическое описание. Это не сборник формул, а система, где показывается логическая связь между разделами.
2. Задачи: Это «золотой фонд» книги. Задачи расположены по нарастающей сложности — от стандартных учебных до олимпиадных и задач вступительных экзаменов в престижные вузы. Их отличительная черта — они требуют не простой подстановки в формулу, а глубокого анализа, построения физической модели и нетривиального математического решения. Многие задачи являются маленькими исследованиями.
🔸 Достоинства:
➕Фундаментальность: Дает прочную, систематизированную базу знаний. После изучения этой книги у студента формируется целостная картина физики как науки.
➕Развитие мышления: Книга учит не запоминать, а думать, анализировать условие, видеть скрытые связи и применять общие законы к конкретным ситуациям.
➕Качество задач: Подборка задач беспрецедентна по своей ценности для подготовки к серьезным испытаниям. Решение этих задач — это лучшая тренировка ума для будущего физика или инженера.
➕Математическая строгость: Внимание уделяется не только физической, но и математической стороне вопросов, что крайне важно для правильного понимания.
🔹 Недостатки (особенности):
➖Высокий порог входа: Книга требует серьезной математической подготовки (уверенное владение алгеброй, тригонометрией, основами математического анализа) и базового понимания физических процессов. Без этого она покажется непонятной и отталкивающей.
➖Лаконичность и сухость изложения: Автор не разжевывает материал. Некоторые моменты могут потребовать дополнительных объяснений от преподавателя или изучения других, более популярных учебников.
➖Не для всех форматов экзаменов: Для стандартного ЕГЭ материал избыточен и излишне сложен. Ее ценность раскрывается именно при целенаправленной углубленной подготовке.
По сложности и подходу «Начала физики» Павленко часто ставят в один ряд с такими классическими книгами, как «Общий курс физики» И.В. Савельева (для вузов) или задачниками Рымкевича и Волькенштейна. Однако Павленко уникален своим балансом между сжатым, но полным теоретическим курсом и блестящим подбором задач, что делает его идеальным именно для переходного этапа «школа — вуз».
«Начала физики» Ю.Г. Павленко — это книга-легенда. Это не просто учебник, а испытание для будущего ученого или инженера. Если вы готовы к серьезной работе, хотите не просто сдать экзамен, а по-настоящему понять логику и красоту физики, то эта книга станет вашим незаменимым спутником и проводником в мир высокой науки. Она требует усилий, но щедро вознаграждает за них ясным умом и глубокими знаниями. #физика #математика #задачи #геометрия #physics #math #science #наука #подборка_книг
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
❤72👍27🔥8😍7🥰2🤩2
Реальный физический принцип: Вращение обусловлено тепловым скольжением газа (термофорез). Процесс выглядит так:
1. Черная сторона лопасти поглощает излучение и сильнее нагревается.
2. Прилегающие к ней молекулы газа получают большую кинетическую энергию.
3. Возникает разница давлений у края лопасти: со стороны нагретой поверхности молекулы «отталкиваются» сильнее, создавая результирующую силу, направленную от горячей зоны к холодной.
4. Эта сила, действующая по краям лопастей, и создает наблюдаемый вращательный момент.
Малоизвестные факты:
▪️Критическое давление. Радиометр работает только в условиях частичного разрежения. При атмосферном давлении столкновения молекул слишком часты, эффект выравнивается. В глубоком вакууме газа для отталкивания просто нет. Оптимальный режим — примерно 0.01–1 Па.
▪️Направление вращения. При определенном, очень низком давлении можно наблюдать, как радиометр вращается в обратную сторону (белые стороны вперед). Это происходит, когда длина свободного пробега молекул становится сравнима с размерами прибора. Молекулы, покидающие более горячую черную поверхность (где их средняя скорость выше), создают бóльшую реактивную силу, чем молекулы, ударяющие в нее.
▪️Не только свет. Прибор реагирует на любой источник тепла. Нагретая лопасть заставит вертушку вращаться даже в полной темноте, что доказывает тепловую, а не чисто световую природу явления.
▪️Исторический спор. Первоначально Уильям Крукс и сам считал, что наблюдает прямое световое давление. Спор о природе вращения между ним и Джеймсом Максвеллом был разрешен лишь через несколько лет другими физиками, углубив понимание кинетической теории газов.
Радиометр Крукса визуализирует сложное взаимодействие между теплом, поверхностью и разреженным газом. #физика #термодинамика #оптика #мкт #physics #радиометр_крукса #science #наука #история_науки
💡 Physics.Math.Code // @physics_lib
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
Please open Telegram to view this post
VIEW IN TELEGRAM
👍36❤12🔥7⚡3😍3