في أي طريق يتدفق الماء؟

مقال الجمعة حول تضارب مهمة مقابلة مع العالم الحقيقي.



هناك مشكلة معروفة إلى حد ما - يوجد أمامك أنبوب معدني يتدفق الماء بداخله. كيف تحدد طريقة تدفقها؟ لا يزال من الممكن أن يطلب منك ذلك في المقابلات.



لقد تم بالفعل تجاوز العديد من المشكلات المتعلقة بالصياغة غير الدقيقة ، دعنا نتعرف على الخطأ في هذا الأنبوب.



الحل المتوقع هو تسخين الأنبوب ومعرفة الاتجاه الذي تنتشر فيه الحرارة. ولكن هناك العديد من الفروق الدقيقة الإضافية هنا. كقاعدة عامة ، من المفترض أن يتم تسخينها باستخدام موقد غاز. حتى أنه كان هناك قيود على أنه يمكنك الحصول على أي عنصر تصل قيمته إلى مائة روبل ، مما يجعل المشكلة غير قابلة للحل عمليًا بهذه الطريقة ، ولكن المزيد عن ذلك لاحقًا.



أولاً ، تحتاج إلى التأكد من أن درجة حرارة الماء منخفضة بما يكفي للمس. حسنًا ، بشكل أكثر دقة ، حتى تتمكن من فهم الفرق بين "حار جدًا" و "حار جدًا". من الصعب الجزم بذلك ، لكن من غير المحتمل أن تكون درجة الحرارة أعلى من 50 درجة مئوية.



ثانيًا ، عليك التأكد من أن الماء يتدفق بسرعة أكبر بكثير من معدل انتشار الحرارة في الماء. على سبيل المثال ، عند معدل تدفق 1 مم / ثانية ، من غير المحتمل أن تفهم أين يتحرك الماء أو إذا كان يتحرك على الإطلاق.



ثالثًا ، عليك التأكد من أن الماء لا يتدفق بسرعة عالية جدًا. خلاف ذلك ، لن يكون لديها الوقت الكافي للتدفئة.



تبلغ حساسية درجة حرارة الإنسان للاختلافات في درجات الحرارة درجة واحدة تقريبًا. بناءً على السعة الحرارية للماء ~ 4.2 كيلو جول / كجم ، نحصل على ذلك لكل جرام من المياه المتدفقة يجب أن ننقله في منطقة 4.2 جول حتى نتمكن من الشعور باختلاف درجة الحرارة.



افترض أنه من خلال تسخين الأنبوب بنوع من الموقد ، فإننا ننقل إلى الأنبوب حوالي نصف حرارة الوقود القابل للاحتراق. هذا افتراض سخي إلى حد ما ، على سبيل المثال ، غلايات الغاز الجيد لها كفاءة في المنطقة تبلغ 95 ٪.



يبلغ معدل التدفق في مصدر الماء البارد التقليدي حوالي 1 م / ث. بالنسبة للأنبوب العادي 1/2 بوصة ، لنقل في الحمام ، سيعطي هذا معدل تدفق يبلغ حوالي 200 جم / ثانية. سنعتمد على هذه الأرقام للحصول على فكرة عن الحجم الذي يجب أن يكون عليه الأنبوب بحيث يمكننا تحديد اتجاهه وفقًا لمعدل التدفق المعتاد.



دعنا نذهب مع الأوراق الرابحة. افترض أن لديك شعلة لحام جيدة وأسيتيلين وأكسجين لحل المشكلة. يبلغ استهلاك الموقد حوالي كيلوجرام من الأسيتيلين في الساعة ، وتبلغ حرارة الاحتراق حوالي 50 ميجا جول / كجم. وفقًا لذلك ، نحصل على حوالي 13888 J في الثانية ، مع الأخذ في الاعتبار انخفاض كفاءة الأنبوب ، سيتم نقل حوالي 7000 منهم. من حيث المبدأ ، يمكنك تسخين الأنبوب بدرجة مع مرور 1.7 كجم من الماء في الثانية.



حسنًا ... يبدو أن الحل يعمل. لكن دعونا نواجه الأمر ، لم يكن لدى معظم المبرمجين آلة لحام في أيديهم. والنظر في بنية بعض التطبيقات هو الأفضل. لنفترض أن موقد الغاز التقليدي بأسطوانة قابلة للاستبدال ، مثل الموقد المستخدم لإضاءة فحم الشيشة ، يُستخدم كجهاز تدفئة. استهلاك الغاز حوالي 100 جم / ساعة. لتبسيط الحساب ، نأخذ نفس حرارة احتراق البروبان ، أي 50 ميجا جول. يمكننا الحصول على 700 جول في الثانية وهذا يكفي لتسخين 170 جرامًا من الماء.



لا يبدو الأمر واعدًا بعد الآن. إذا تم وضع خرطوم في الطرف البعيد من هذا الأنبوب الغامض وسكبت جدتي الطماطم منه ، أي أن تدفق السائل عبر الأنبوب غير محدود عمليًا ، فلن نتمكن بعد الآن من فهم اتجاه التدفق. سيتعين على الجدة ضغط الخرطوم بإصبعها برفق حتى تصبح المهمة قابلة للحل.



بشكل عام ، تشير الحالة إلى أن مقدم الطلب الذكي سيأخذ ولاعة ويسخن الأنبوب. لم أجد معدلات استهلاك الغاز للولاعات في أي مكان. ربما لم يخطر ببال أحد أن يقوم بمثل هذه التغييرات.



لنأخذ البيانات الموجودة على مكاوي لحام الغاز. بالتأكيد ، هذا جهاز أقوى من الولاعة ، لكن دعنا نأخذ هذه الأرقام لحسابها. تستهلك مكواة اللحام التي تعمل بالغاز حوالي 20 مل / ساعة ، أي ما يقرب من 10 جم / ساعة. هذا يعني أنه بمساعدتها سنتمكن من تسخين حوالي 17 جرامًا من الماء في الثانية بدرجة واحدة.



17 جم / ثانية قليل جدًا. لمثل هذا التدفق ، يجب توصيل مستهلك متواضع جدًا ، على سبيل المثال ، آلة الصودا ، بالأنبوب. علاوة على ذلك ، هذه ليست نفس الماكينة الموجودة في مركز التسوق - خمس ثوانٍ وزجاج نصف لتر جاهز. إنها آلة تصب الزجاج ببطء شديد ، مع احتفال يليق بهذه المناسبة.



تلخيصًا لكل ما سبق ، يجب طرح المشكلة على النحو التالي:



أنت في مجال لا نهاية له. هنا أنبوب معدني ليس أكثر من أنبوب سباكة قياسي. يتدفق الماء فيه ، درجات حرارة لا تزيد عن 50 درجة مئوية ، بسرعة لا تزيد عن 1 م / ث ولا تقل عن 1 مم / ث. لا يمكنك الوصول إلى بداية ونهاية هذا الأنبوب. ما العنصر الذي تحتاجه لتحديد اتجاه حركة السائل؟



تبدو سخيفة جدا. وحذفنا أيضًا توضيحات غبية تمامًا مثل حقيقة أن الأنبوب ليس مصنوعًا من الغاليوم ، أو أن درجة الحرارة المحيطة ليست -190 ، أو الغلاف الجوي لا يتكون من غاز متفجر ، أو أنك لم تتجسد في سنجاب.



لحل مشكلة بأي طريقة قريبة من الظروف الحقيقية ، أنت بحاجة إلى معدات خطيرة للغاية. بالمناسبة ، ربما لا تعرف كيفية التعامل معه.



كما هو الحال في جميع مشاكل المنطق ، فإن الاصطلاحات هنا ببساطة لا تعد ولا تحصى. حتى لو تعاملت مع مشكلة الذئب والماعز والملفوف - كيف يكون هذا ممكنًا؟ هل أنت عاري تقف على ضفة النهر أمامك كل هذا الخير وتحتاج إلى عبور؟ أوه نعم ، ضفاف النهر مصنوعة من مادة الأدمنتيوم ، لذلك لن تخمن أن تدفن الملفوف. في مثل هذه الحالة ، سوف يفكر أي شخص عادي أولاً وقبل كل شيء في الاتصال بمنظم.



لقد اكتشفناها بالفعل أعلاه ، لما يتخيله الشخص العادي بعبارة "أنبوب بالماء" ، فإن الحل الحراري غير قابل للتطبيق عمليًا. على الأقل إذا لم يكن لديك موقد واثنين من الأسطوانات عن طريق الخطأ.



ومع ذلك ، يمكن التفكير في العديد من الحلول الأخرى. أيضًا ، ليس بدون قيود ، ولكنه قابل للتطبيق على نطاق أوسع.



خيار حراري ولكن "عكسي" - نفخ الأنبوب بثاني أكسيد الكربون من مطفأة الحريق وانظر كيف سيذوب الصقيع.



يمكنك وضع شوكة رنانة على الأنبوب والاستماع إلى الصوت إلى اليسار واليمين. في اتجاه حركة السوائل ، سينتشر الصوت أكثر. هنا ، ومع ذلك ، هناك حاجة إلى سرعات عالية بما فيه الكفاية. لسرعات عالية جدا ، يمكنك حتى سماع تأثير دوبلر.



يمكن للمرشحين الأقوياء بشكل خاص أن يركلوا الأنبوب ويروا في أي اتجاه تتحلل الموجة بشكل أسرع.



باستخدام قوة التثبيت القابلة للتعديل ، يمكنك ضغط الأنبوب لتقليل المرور ثم قياس القوة المطلوبة لضغطه على جانبي الانقباض.



بشكل عام ، هناك حلول. لكن الأمر غريب بالنسبة لمثل هذه المهمة البسيطة. وجميعها أصعب مما هو واضح - للوصول إلى نهاية الأنبوب. في العالم الحقيقي ، لا تحدث الأنابيب اللانهائية. علاوة على ذلك ، عندما يكون ذلك مهمًا ، يتم تحديد اتجاه حركة السائل أثناء التثبيت. وهناك حتى صمامات لمنع الحركة الخلفية.



لسوء الحظ ، لن تخبر مثل هذه المهام شيئًا عن المرشح. حسنًا ، إلى جانب حقيقة أنه يحب حل الألغاز في أوقات فراغه.