![](https://s3.amazonaws.com/greenbuildingadvisor.s3.tauntoncloud.com/app/uploads/2022/05/25115612/Stack-effect.webp)
空气有重量。空气可以移动东西,例如巨型风力涡轮刀片。空气也会粉碎东西。我首先在大学入门物理课上看到了空气的力量。教授杰弗里·特拉汉(Jeffrey Trahan)博士向班级展示了一个空钢,就像下图中的照片一样。然后,他对物理参数进行了一些操纵。结果是,用相当重的钢制成的罐子在我们眼前被压碎了。稍后,我在自己的课程中进行了演示,但是现在任何人都可以做一个简单的方法。我称其为Ol’Beer可以压力压力。
平衡和不平衡压力
当您伸出手时,上方的空气重量约为200磅。但是,您不会感觉到,因为这种重量会导致您的手周围的空气在各个方向上施加压力。这意味着将200磅向下推动的手与200磅的推动相匹配。因此,您不必做任何工作就可以举起空气。实际上,这是您的手举起它的空气。
要查看气压的效果,我们必须使其完全推到另一侧压力降低的物体的一侧。这就是Trahan博士粉碎钢铁罐的方式。这就是我在领先照片中粉碎铝啤酒罐的方式。这是一段视频,显示啤酒可以压力紧缩,一开始就用简短的解释。
心理骗局
我(和Trahan博士)在罐子内部和外部之间达到压力差的方式是通过一个小的心理措施,称为缩合。我在罐子里放了一点水,然后将罐子放在炉子上的热燃烧器上。一旦水完全沸腾,我看到蒸汽从顶部逸出,我将盖子拧紧并从热量上取出。
首先,罐内部的压力等于外部压力,什么也没有发生。但是,内部的空气与外部空气不同。它的水蒸气比外面的空气高得多。但这是一个临时状态。
当罐子冷却时,罐子里的空气和水蒸气也会在罐子内部冷却。水蒸气开始在罐子的内部凝结。当水蒸气离开空气时,内部的压力会降低。这造成了整个罐头的压力差,外部压力获得了越来越多的优势。正如您在视频中看到的那样,在某个时候,它会压碎罐头。
其他冷压技巧
您可以在YouTube上看到该演示的数十个视频,甚至数百个视频。他们中的大多数人都用弹出式罐子来做,演示者迅速将其从热量中取出,然后将其倒入一碗冰水中。我更喜欢缓慢的方法,螺丝顶啤酒罐可以很好地工作!
我提到我的第一次演示经历是用较重的钢铁罐可以进行的,但是它可以进一步发展。这是一个显示55加仑鼓的视频。对真的!
当然,这并不是用气压压碎罐子的唯一方法。您可以简单地使用真空泵将空气抽出,同样的事情也会发生。
申请建筑科学
使用常规的大气压力粉碎任何大小的罐子很有趣,但是这种现象与建筑物有何关系?首先,对于任何空气泄漏进入建筑物,您需要两件事:路径和压力差。在下面的照片中,您可以在下面的条件空间和无条件的阁楼之间看到两个途径。两侧的压力可能会更高,因此您可能会变得令人讨厌,炎热,潮湿的阁楼空气泄漏到您的房屋中,或者您可能会失去阁楼的温暖空气。
![开放的追逐和未密封的穿透使潮湿的空气泄漏到阁楼上](https://www.energyvanguard.com/wp-content/uploads/2022/02/attic-air-leakage-chase.jpeg)
空气泄漏的另一个方面是压力差。它们在建筑物围墙上出现的三个主要方式是通过堆栈效果,风或机械系统(例如,排气扇)。堆栈效应是导致温暖空气升高的原因。这可以追溯到坐在手掌上的所有空气的重量。
建筑物外部的气压在底部高于顶部,因为气压随高度降低。室内空气通常与室外不同,这会导致室内空气处于不同的压力。结果是,在冬季,空气泄漏到底部的房屋中,并在顶部泄漏。
![堆栈效应压力差异](https://www.energyvanguard.com/wp-content/uploads/2022/05/stack-effect-pressure-difference-air-leakage.jpg)
当天有您的小啤酒罐压力驾驶建筑科学课程!(顺便说一句,Miller Lite不是我选择的啤酒。)
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Allison A. Bailes III,博士是一个扬声器,作家,建筑科学顾问和佐治亚州迪凯特的能源先锋队的创始人。他拥有物理学博士学位,并写能源先锋博客。他也有一本关于建筑科学的书在2022年秋天出来。您可以在Twitter上关注他@energyvanguard。照片由作者提供。克里斯托弗·米尔斯(Christopher Mills)的铅插图。
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9条评论
那很有趣。我希望人们现在不要决定空气密封是危险的,因为担心如果您将水壶煮沸,然后紧紧关闭欧洲窗户,大气压力会压碎您的房屋。
关于房屋中堆栈效应的精美说明的小建议:中性压力平面以下的蓝色负标志可能意味着该区域与外部空气一样冷。我认为将负标志变成红色会更清晰。
谢谢查理。我希望也没有人能从文章中夺走这一点。负标志的颜色的好点。不过,我可能应该使所有的加号和负符号变黑,只是为了将它们与温度分开。
“首先,要使任何空气泄漏到建筑物中,您需要两件事:一条路和压力差。”
它们似乎是基本的或不言而喻的,但是这些简短的建筑格言是在设计或建造时保持脑海中的宝贵的。
我喜欢思考“感觉空气重量的方法是从一侧消除其压力。”
“固体”的类比是,如果我们握住一列铁,我们也将手放在地板上支撑的铁柱上。感谢上帝,我们生活在液体中。
我总是想到在考虑流体柱的力分布时,气泡的形状(或者应该说水掉落到气泡上)。
https://www.youtube.com/watch?v=NJB7LXSQOQC
我的高中物理老师总是说:“物理学上没有什么。”
我在一列水中进行了实验,气泡会向下移动并聚集在列的底部,通常会有一些好奇的凝视。
一个悬崖衣架。好吧,你怎么做!
好,秘密。几十年前,当我小时候,NASA研究了液体燃料火箭,该火箭将坐在发射台上并振动。圆柱形液体燃料箱将具有顶空,其中顶空气体将被夹住,然后由于振动而向下移动。问题,储罐的出口位于底部,气体而不是燃料,不好。
我使用低音扬声器,Macintosh(真空管)放大器和频率发生器复制了现象,并具有安装在低音扬声器中心的水柱的水柱。在正确的频率/频率范围内,表面会破裂并夹住空气,然后气泡将移至底部。我们假设该单元是通过振动柱反应器的频率控制引入空气/氧气的一种可能的新方法,以使生物反应器充气。
人们很好奇。迷人的科学。
很有意思。
这让我想起了史蒂夫霉菌视频中讨论的悬浮液摆:
https://www.youtube.com/watch?v=gmakamgiimc
和这里:https://www.youtube.com/watch?v=bodsutucsxq
不确定这是否与您描述的现象相同,但我猜这至少是相关的。
嗨,泰勒,感谢您的链接,对粘性液(硅油)和空气的很好解释以及振动枢轴点和扭矩。一个视频中有本杰明·阿普菲尔(Benjamin Apffel)(尽管他拼错了他的姓氏apfel)。这是Apffel等人的文章:https://www.pnas.org/doi/pdf/10.1073/pnas.2111214118(提到BJERKNES部队)。而且,另一个:https://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/2003/2003.04777.pdf(“漂浮在悬浮液体下”)。
“ BJERKNES力是声波中气泡上的翻译力。现象是一种声音辐射力。初级BJERKNES力是由外部声场引起的;次级BJERKNES力在同一声场中的气泡之间。Vilhelm Bjerknes在1906年的武力领域中首先描述。”
这是Hashimoto的参考,“垂直激发的圆柱容器中的剧烈液体晃动”,实验性热和流体科学1988;1:159-169
首先,表面分解并吸收了小气泡(硅油可能太粘稠而无法执行此操作),然后气泡形成一个簇。图17显示了一个气泡簇,可以向下移动到圆柱容器的底部。从我的实验(回到80年代)中,我不一定将“暴力”称为“暴力”,这取决于各种因素。
“如上所述,在大型激发加速度下,自由表面运动变得非常剧烈,并且小气泡从液体表面夹带到液体中。这些气泡不会升至液体表面,因为振荡压力场中的气泡可以被BJERKNES力[11]捕获在液体中。”
“例如,气泡群集现象可能发生在大型液体螺旋螺旋螺旋杆火箭的燃料系统中,因为振动力在飞行过程中传输到液体系统。而且气泡的形成可能会严重阻碍推进剂系统的性能,而这些系统的性能是如此。提供流体转移。”
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