Давление в колёсах. Часть вторая. Бойль и Мариотт.

Судя по активности комментаторов и рейтингу первой части она не вызвала особого резонанса, да и это понятно, потому что там рассказано о простых понятных вещах, от которых аллергия привилась ещё в школе.  Несмотря на это пойдём дальше продолжать находить объём камеры. Для чего нужно знать этот объём камеры, а может и не нужно знать — об этом поговорим в конце поста.Итак, есть ещё один метод нахождения объёма камеры велосипеда — назовём его безводным. Но для начала вспомним закон Бойля-Мариотта, который дословно гласит

При постоянной температуре и массе идеального газа произведение его давления и объёма постоянно.

записывается это так P*V=const

Что это значит? Поиграемся опять со шприцом из первой части. Наберём 10 кубиков воздуха и заткнём там отверстие (можно навсегда — всё равно потом его выкинем). При условии, что поршень не пропускает, в шприце будет постоянный объём воздуха V=10мл при давлении Р=1атм. Если сжать объём шприца в два раза — нажать на поршень до отметки 5 мл, то давление воздуха в шприце увеличится вдвое. А если вытягивать поршень до 20мл, то давление уменьшится вдвое — станет 0,5атм в абсолютных единицах. Как уж там было на самом деле, но может быть так играючись, закон и был открыт. Переходим к опыту. Что нужно?

Нужно вылить из тазика воду и отдать его удивлённой жене, а также извиниться перед соседями снизу за жёлтые круги на потолке. А нужен будет баллон с неизменным, известным только нам объёмом. Подойдёт дайверский баллон или любой другой баллон. Объём неизвестного баллона можно померить водой, заполнив его и отсчитав количество вливаемой или выливаемой (кому как удобно) воды. Берём Вовин насос с манометром и накачиваем… нет не колесо, а этот самый баллон до давления P1, закрываем его и пока в сторону — пусть отстоится. Колесо же разбортовываем, вынимаем камеру и выпускаем из камеры весь воздух какой там есть. Затем забортовываем колесо с совершенно пустой камерой. Теперь самое интересное — соединяем баллон и камеру и открываем баллон. Что произойдёт? Воздух из баллона заполнит камеру, а так как воздух имеет свойство занимать весь предоставленный объём, то давление в камере и в баллоне  установится одинаковым, но занимаемый объём увеличится — к объёму баллона прибавится объём камеры в накачанном состоянии, что нам и нужно. Дальше всё ещё проще — расцепляем баллон и камеру так, чтобы воздух не выходил ни из баллона ни из камеры и измеряем давление в камере или в баллоне — не важно — давление будет одинаковым. Теперь напишем уравнение вида P1*V1=P2*V2. Почему там знак равенства? По закону — воздух же никуда не делся, а только заполнил собой некий предоставленный ему объём. Что тут за буквы:

P1 — давление воздуха в баллоне, определяем по показаниям манометра

V1 — объём нашего баллона, определяем заливанием/выливанием воды или по его заводской маркировке

P2 — установившееся давление в баллоне и в камере после их воссоединения, измеряем манометром после рассоединения

V2 — предоставленный воздуху объём после открывания баллона будет равен объёму баллона V1 плюс объём камеры Vкам. Тут стоит заметить, что баллон нужно накачивать достаточно сильно, чтобы выпускаемый впоследствии воздух расправил камеру в покрышке до накачанного состояния, чтобы дальнейшее увеличение давления в камере не давало увеличение объёма камеры. Ну и вывод формулы, в которую можно понавставлять своих исходных данных:

P1*V1=P2*V2, где V2=V1+Vкам

P1*V1=P2*(V1+Vкам)     меняем местами и раскрываем скобки, получаем

P2*V1+P2*Vкам = P1*V1  переносим слева направо, меняя знак

P2*Vкам = P1*V1-  P2*V1  делим всё на P2

Vкам = (P1*V1- P2*V1)/P2  выносим V1 за скобки

Vкам = (P1- P2)*V1/P2  оптимизируем

Vкам =V1* (P1/P2- 1) — вуаля!

Многие спрашивают — как это улучшит мою жизнь? Отвечаю. Это сподвигнет к написанию поста про баллоны со сжатым газом, которые сейчас появляются на рынках мира, для накачивания шин во время важных скоростных гонок. Имея такой баллон можно быстро накачивать шины и при этом не потерять драгоценных секунд, а может даже и долей секунд. Так вот, зная объём своей камеры нетрудно примерить такой баллон на свой велосипед, то есть узнать какого объёма должен быть заправочный баллон и под каким давлением, чтобы колесо твоего велосипеда накачалось до рабочего давления. Кроме всего прочего в заправочном баллоне после накачивания колеса останется ещё немного сжатого воздуха — можно ли его повторно использовать.

Вот и всё. Про пшик при снятии соска писать не стану, потому что это изначально никак не повлияет на качество жизни.

Давление в колёсах. Часть вторая. Бойль и Мариотт.: 21 комментарий

  1. warrior

    1. Костя – я понял, ты препод физики!

    2. Я полагаю что использование таких баллонов оправдано только для спортсменов большого спорта. Для покатухи, для пвд, для туризма на одну ноч-палатку это излишнее. И для дальняка о тыщи или семи тыщ верст это лишний груз.

    1. Kot

      1. нет, вообще не я, хотя мог бы и быть
      2. ну да, я про оправданность и говорю — надо ли такие баллоны в жизни? А ведь их выпускают и не только для большого спорта, как оказывается.
      Кстати, кто занимается краскопультированием может с лёгкостью такое сотворить — накачать колесо из встроенного баллона при выключенном компрессоре.

  2. warrior

    К пункту 1.
    Познакомились вечером Эм и Жэ на каком-то тусняке. Туда-сюда, короче все сложилось. После совместно проведенной ночи она:
    – О! Я знаю кто ты!
    — ?
    – Ты доктор!
    — ?
    – Ты очень долго и тщательно мыл руки перед… э…!
    — Да, я доктор.
    – И я знаю какой ты доктор!
    — ?
    – Анестезиолог!
    — ?
    – Я ничего не почувствовала…

    😀

    (…напомнило…)

  3. Piramist

    Поиграемся опять со шприцом
    А вот это уже каждый по своему понять может… =-O
    Статья не рекомендована детям до 20-25 лет.

    1. Kot

      в принципе согласен, что каждый в меру испорченности… Я имел ввиду, что шприц — во-первых, без иглы, а во-вторых, более наглядного пособия не найти, ну и в-третьих, есть много ещё областей применения шприца — чего только в них не хранят и много чего им же отмеряют и им же впрыскивают, а ещё из него делают что-нибудь.

      1. Piramist

        =) шутю я так!
        Мне тут самому недавно известные в нашем кругу люди подогнали шприц с ОЧЕНЬ ценным содержимым! За что тебе, Вова, большое спасибо! 😀

          1. Piramist

            Ууу, молодец!
            Угадал со второго раза! Со смазкой для цепи! Какой-то фирменной и дорогущей! Ну, это ж не для себя, а для Сараценыча — а для него ничего не жаль!

    1. warrior

      *THUMBS UP*
      Давай лучше производителем. Вот меня душат кетайсо, давай мол, велики делать. Правда у них все только карбон… Руслан, тебе не интересно? Я дам наколку на тебя, пусть и тебе жить спать не дают.
      *HELP*

  4. admin

    Не очень понял целесообразность статьи, но сам сейчас мучим решением быстрой накачки шин. Для покатух действительно это не надо, для дальняка лучше опять же взять легкий насос, но есть соревнования местного масштаба на 100-300км, где не известно, что лучше тащить с собой лишних пару килограмм или тратить драгоценные силы и время на накачку (пробовали по жаре после пяти часов в седле набить шину 2.1″ до 4х атмосфер?). Несмотря на то что гонки длятся по восемь часов, лишних 15 минут нет. Так что оринтировочные размеры балона должны быть 20см в длинну и внутренним диамтром 3см, а давление порядка 90 атмосфер. Под эти задачи ближе всего подходят газовые амортизаторы с примерным рабочим давлением 120 атмосфер. Пилотная серия в разработке.

    1. Kot

      admin статья про то, как можно узнать объём камеры, чтобы как раз подобрать баллончик для закачки, как раз во время соревнований. Но можно полученные данные использовать и в другом каком месте. 😀
      Если владеете опытом использования баллончиков для накачивания шин, то пожалуйста поделитесь с нами. Будет интересно почитать.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *