Poznań - wieża ciśnień

W historycznej stolicy Wielkopolski - Poznaniu, zachowało się kilka zabytków hydrotechnicznych, w formie wieży ciśnień. Obiekty te są związane z miejskimi wodociągami Poznania, natomiast większość z nich wchodzi w skład kompleksu kolei państwowych i przeznaczona jest do obsługi ruchu kolejowego i infrastruktury PKP. Z pejzażu poznańskich wież ciśnień, zniknęła jedna z najpiękniejszych wodnych wież w Europie - Wieża Górnośląska, która w pierwszej dekadzie XX wieku, stała się inspiracją do filmu " Metropolis ".

Wieża Górnośląska w Poznaniu ( Domena Publiczna )

Wieża Górnośląska w Poznaniu (niem. Turm der Oberschlesischen Eisenindustrie, Oberschlesischer Turm, Oberschlesien-Turm).

Wieża ciśnień została wybudowana w roku 1911. Wieżę zaprojektował Hans Poelizg z okazji wielkiej Wystawy Wschodnioniemieckiej. Uroczyste otwarcie Wieży Górnośląskiej odbyło się 15 maja 1911 roku. Imprezie towarzyszył książę Fryderyk Wilhelm . Dane techniczne wieży ciśnień :

Wysokość 52 metry.
Waga 1370 ton

Wieża ciśnień oprócz swoich funkcji wodociągowych, posiadała również halę targową, galerię sztuki oraz we wnętrzu wieży organizowano również imprezy sportowe. Po odzyskaniu przez Polskę w 1918 roku niepodległości, Poznań znalazł się w granicach Rzeczpospolitej. Z początku nowe polskie władze w Poznaniu chciały zburzyć obiekt. Wieżę Górnośląską uratowała cysterna, a raczej funkcjonalność wieży ciśnień, która dostarczała wody mieszkańcom Poznania. W okresie międzywojennym w poznańskiej wieży organizowane były liczne targi i wystawy. Statystyki mówią, że wieże ciśnień w tym okresie odwiedziło około 4,5 mln ludzi z całego świata.

W okresie drugiej wojny światowej w wieży ciśnień urządzono filię fabryki samolotów Fucke - Wolf. Na wskutek działań wojennych, obiekt uległ znacznym zniszczeniom. Władze komunistyczne nie zdecydowały się na odbudowę wieży ciśnień. W roku 1955 dokonano przebudowy obiektu i w tym miejscu wybudowano " Iglicę " - pawilon nr 11.

Wieża ciśnień w Poznaniu była wzorem do filmu " Metropolis " z 1926 roku, reżyserii Fritza Langa

Kolejowe wieże ciśnień w Poznaniu.

Pierwsze połączenie kolejowe Poznań uzyskał ze Szczecinem - 10 sierpnia 1848 roku jako Kolej Żelazna Stargardzko-Poznańska. W późniejszych latach miasto uzyskało połączenie z Berlinem. Budowa kolei w Poznaniu przyczyniła się do rozwoju miasta na przestrzeni lat.

Kolejowa wieża ciśnień przy ulicy Roboczej w Poznaniu.

Poznań wieża ciśnień ( Zdjęcie - Tomasz Stachowiak )

Wieża ciśnień została wybudowana w roku 1910. Obiekt obsługiwał w wodę starą parowozownię. Wodna wieża ma klasyczny kształt grzybka i składa się z cokołu, trzonu i głowicy. Obiekt został wybudowany na planie koła z czerwonej cegły.

Kolejowa wieża ciśnień przy ulicy Reknickiej w Poznaniu.

Poznań - wieża ciśnień ( Autor : Koefbac )

Wieża stoi przy stacji Poznań - Franowo. Obiekt został wybudowany w roku 1950 z żelbetu. Wieża ciśnień składa się z trzonu i głowice. W środku stał piec do podgrzewania wody. Wieża ciśnień posiada horyzontalny układ okien.

Wodociągowa wieża ciśnień przy ulicy Milczańskiej w Poznaniu.

Wieża ciśnień została wybudowana na planie koła z czerwonej cegły. Wieża ciśnień została wzniesiona w roku 1910 z inicjatywy jednego z mieszkańców Poznania. Na samym szczycie zamontowany był wiatrak pompujący wodę do zbiornika wieżowego.

Zakładowe wieże ciśnień w Poznaniu

Zakładowa wieża ciśnień przy ulicy Garbary w Poznaniu.

Wieża ciśnień pochodzi z roku 1900 jako część kompleksu przemysłowego - Starej Rzezni. Wodna wieża została wzniesiona na planie kwadratu z cegły ceramicznej. Obiekt bogaty jest w liczne detale architektoniczne zdobiące lico wieży - ryz ceglany, fryz arkadowy, sterczyny zdobiące wieże.

Zakładowa wieża ciśnień przy ulicy Grobla w Poznaniu.

Oryginalna, kominowa wieża ciśnień stoi na terenie zabytkowej Gazowni Miejskiej w Poznaniu. Gazownię zaprojektował Brytyjczyk John Moore w latach 1852 - 1856.

Zakładowa wieża ciśnień przy ulicy Lutyckiej w Poznaniu.

Wieża ciśnień została wybudowana do zapewnienia w wodę kompleksu toru wyścigowego w Poznaniu. Wieża została wybudowana na początku XX wieku. Obiekt składa się z niskiego cokołu, trzonu i głowicy. Wieża została wybudowana na planie kwadratu.

Wzmianki na temat poznańskich wież ciśnień

" Gdy tylko opuszczamy główny dworzec kolejowy, nasz wzrok przykuwa potężna żelazna wieża. Patrzymy na wieżę Górnośląskiego Przemysłu Żelaznego, najznamienitszy budynek Wystawy Wschodnioniemieckiej zorganizowanej w 1911 r., której barwny gwar znów zniknął, z wyjątkiem tej ostatniej pozostałości. Wieża ma być zachowana i służyć miastu jako wieża ciśnień. Ma 52 m wysokości i podstawę o średnicy 58 m; twórcą wieży ciśnień jest profesor Polzig z Wrocławia. " - takim oto cytatem, została opisana architektoniczna duma Poznania - Wieża Górnośląska w przewodniku miasta z roku 1912 ( źródło: Führer durch Posen )

Wieża ciśnień w Poznaniu

Górny Śląsk był reprezentowany w godnej i okazałej formie na Wschodnioniemieckiej Wystawie Przemysłu, Handlu i Rolnictwa w Poznaniu ( Posen ) w 1911 roku. Już od kolejki, jej budynku wystawowego, wieża o potężnym zarysie i migającym miedzianym dachu wita zwiedzających i zwraca ich uwagę. Służy również jako dobry przewodnik po miejscu wystawy, które znajduje się ledwie pięć minut od stacji. Ale jeszcze potężniejsze od zewnętrznej formy jest wnętrze ogromnej, kolorowej kopuły.

Wieża wznosi się na wysokość 52 metrów nad ziemią na podstawie, która tworzy sześciokąt o średnicy 58 metrów. Dolna sala ma powierzchnię 2.642 metrów kwadratowych, z czego 38 podzielonych jest na klatki schodowe i szyby wejściowe. Galeria o wysokości 9 metrów, do której prowadzą dwie klatki schodowe o szerokości 2 i pół metra, jest wygodnie dostępna, ma powierzchnię użytkową 1280 metrów kwadratowych.

Poznań - wieża ciśnień, wnętrze

Na wysokości 23 metrów znajduje się wewnętrzny chodnik wokół wieży, który jest połączony mostkiem ze spiralną klatką schodową, która prowadzi wokół szybu windowego do restauracji na wieży. Restauracja ta, znajdująca się 34 metry nad ziemią, ma średnicę zewnętrzną 30 metrów i może pomieścić swobodnie 600 osób. Elektrycznie sterowana winda w szybie o średnicy 3m mieści 10 osób i prowadzi bezpośrednio z terenu do restauracji. Stąd wygodne żelazne schody, zaprojektowane jako awaryjne, prowadzą bezpośrednio na zewnątrz. Około 1500 ton żelaza dostarczyły na budowę górnośląskie zakłady. Rzadko chyba zdarza się, aby wystawa miała do dyspozycji tak zacny budynek.

Wieża Górnośląska zrobi więc wrażenie nawet na najbardziej wytrawnych zwiedzających wystawę. Dla górnośląskiego przemysłu wieża ta jest jednak nie tylko chwilowym sukcesem, ale będzie również symbolem sprawności górnośląskiego przemysłu, po czym wodna wieża zostanie wyposażona w zbiornik na wodę o pojemności 4000 cbm, który będzie służył celom praktycznym: Być wieżą ciśnień i halą targową dla Poznania.

Nie bez znacznych trudności udało się to wszystko osiągnąć. Kiedy na Górnym Śląsku pojawił się zamiar zorganizowania w Poznaniu wystawy, która miała dać obraz całego życia gospodarczego niemieckiego Wschodu, w kręgach zainteresowanych stron powstały spore wątpliwości. Głęboki kryzys, w jakiej znalazł się nie z własnej winy przemysł żelazny na Górnym Śląsku, właściwie zabraniała tego rodzaju znaczących poświęceń, jakie wiążą się z wystawą, zwłaszcza że zbyt łatwo można z niej wyciągnąć przeciwstawne wnioski, nawet przez państwo.

Przeważyła chęć przyczynienia się do dalszego kulturalnego podniesienia Wschodu i tak jak górnoniemiecki przemysł nigdy nie tracił z oczu ogólnego interesu, tak też wiedział, że ma honorowy obowiązek uczestniczenia w tej wystawie, która była czynem narodowym. W tym duchu utrzymana jest również uchwała podjęta 26 stycznia 1910 r. przez Izbę Handlową dla Okręgu Opolskiego na wniosek Kommerzienratu Niedt:

" Izba Gospodarcza dla Powiatu Opolskiego przyjmuje w swoim :

Izba Gospodarcza dla Okręgu Opolskiego na posiedzeniu plenarnym w dniu dzisiejszym przyjmuje z wielkim zainteresowaniem sprawozdanie z wystawy przemysłowo-handlowej, planowanej w Posen w roku 1911, i uznaje, że miasto Posen wyświadcza sobie wielką przysługę, promując przez tę wystawę prowincje wschodnie. Z jednej strony projekt Poznania świadczy o jego satysfakcjonującym zaufaniu do budzącej się samoświadomości Wschodu, z drugiej zaś wspiera jego rozwój gospodarczy, dając jego przemysłowi możliwość zilustrowania swojego znaczącego rozwoju, także na samym Wschodzie.

Zapraszając na wystawę wszystkie prowincje Wschodu, wdzięcznie wzmacnia też poczucie wspólnej przynależności. Izba Gospodarcza dla Okręgu Opolskiego jest zdania, że Górny Śląsk nie powinien być wykluczony i gorąco poleca górnośląski przemysł do udziału w tej wystawie. "

Wnętrze wieży ciśnień w Poznaniu

Pogląd ten zyskiwał coraz większą popularność, zwłaszcza gdy w połowie 1910 r. przedstawiono pełny projekt wieży jako planowanej przestrzeni wystawienniczej. Oczywiście wzniesienie tego budynku, którego wartość oszacowano na ponad pół miliona, na stosunkowo krótki okres wystawienniczy byłoby niemożliwe. okres wystawienniczy. Fakt, że rozkwitające miasto Poznań będzie wkrótce potrzebowało nowej wieży ciśnień i hali szpikowej, sugerował, że wystawa górnośląska powinna odbyć się w osobnym pomieszczeniu i że powinno ono być tak zaprojektowane, aby mogło być później wykorzystane do wspomnianego celu.

Jak pokazuje wieża, dyrektorowi Królewskiej Akademii Sztuk Pięknych we Wrocławiu, profesorowi Poelzigowi, udało się genialnie rozwiązać ten problem. Jednak trudności bynajmniej nie zostały wyeliminowane wraz z zakończeniem projektu. Straterstein, jako liczna grupa zainteresowanych Górnego Śląska umożliwiło zaoferowanie miastu Poznań budynku po korzystnej cenie. Inicjatywa takiego rozwiązania pytania wyszła od pięciu fabryk :

Oberschlesische Eisenbahn-Bedarfs-Actien-Gesellschaft, Friedenshütte-Gleiwitz;

OberschlesischeEisen-Industrie-Actien GesellschaftfürBergbauundHüttenbetrieb, Gliwice;

Donnersmarckhütte Oberschlesische Eisen und Kohlenwerke Actiengesellschaft, Zabrze;

Bismarckhütte w Bismarckhütte O.-S.;

Georg von Giesche's Erben, Zalenze.

Wkrótce dołączyli do nich:

Stahlwerks-Verband Actien-Gesellschaft,Düsseldorf;

KattowitzerActiengesellschaftfürBergbauundEisenhüttenbetrieb,Kattowitz;

Hohenlohe werke Actien-Gesellschaft, Hohenlohehütte O.-S.;

Gräfl.Schaffgotsch'seheWerke G.m.b.H.,Beuthen;

DeutscherEisenhandel-Aktiengesellschaft, Berlin;

Eisenhandelsgesellschaftm.b.H.,Berlin;

Rawack&Grünfeld,Bytom O.-S.;

Kommerzienrat Grünfeld,Bytom O.-S.;

Cezar Wollheim,Berlin;

EmanuelFriedlaender&Co.,Berlin;

GrafBallestrem,RudaO.-S.;

Siemens-Schuckert-WerkeG.m.b.H.,Berlin;

Oberschlesische Elektrizitätswerke,Gleiwitz;

Rybniker Steinkohlenge Werkschaft, Emmagrube; "

( Źródło : Der Oberschlesische Turm. Festschrift den Besuchern des Turmes gewidmet )

W filmie " Metropolis " wykorzystano nieco rozbudowany wizerunek poznańskiej wieży ciśnień jako budynek rezydencji magnata przemysłowego Johna Fredersena.

Poznańska wieża ciśnień była źródłem inspiracji dla twórcy filmu " Metropolis " - Fritza Langa

Ogólna zasada działania wieży ciśnień

Kto ma w mieszkaniu wodociąg, ten wie doskonale, że woda napływa do kranu rurami podziemnymi. Ale skąd? Oczywiście z jakiegoś zbiornika, bardzo dużego i położonego gdzieś wysoko. Obojętne, czy będzie to zbiornik naturalny (źródła górskie), czy sztuczny (t.zw. wieża ciśnień) zbiornik znajduje się zawsze wyżej, niż kran. Pod tym względem wodociąg możemy porównać z pochylonym stale czajnikiem, którego rurka wylotowa zaopatrzona jest w kran lub zatkana koreczkiem. Tego rodzaju zbiorniki cieczy, jak wodociąg, czajnik i t. p., nazywamy ogólnie naczyniami połączonymi. Zajmijmy się niemi bliżej, aby zbadać dokładniej warunki równowagi znajdujących się tam cieczy.

Można sobie wyobrazić, że dwie rury szklane, połączone wężem gumowym, napełniamy wodą. W doświadczeniu tym, stwierdzamy, że woda sięga w obu ramionach do jednakowego poziomu. Podnosimy jedno z ramion w górę.

Najprostsze naczynie połączone ( dwa węże gumowe połączone z wygiętą rurką, wypełnioną wodą )

Woda przepływa natychmiast do drugiego ramienia tak długo, dopóki poziomy wody znów się nie zrównają. Ścisnąwszy palcami przewód gumowy, nalewamy do jednego z ramion pewien nadmiar wody i zluźniamy palce. Znów rozpoczyna się przepływ wody z naczynia o wyższym poziomie do naczynia, gdzie poziom był niższy. Równowaga następuje dopiero po wyrównaniu się poziomów cieczy w obu ramionach. Doświadczenia takie możemy powtórzyć z inną cieczą, np. oliwą, rtęcią itd.. Wynik doświadczeń jest zawsze taki sam. Na pytanie, co sprawia, że przebieg zjawiska był taki, a nie inny, otrzymalibyśmy od obserwatorów tego zjawiska niewątpliwie rozmaite odpowiedzi. Między innymi padłaby zapewne i taka: „Woda może dla tego przepływała z ramienia np. prawego do lewego, że w prawem było więcej wody, niż w lewem, że w prawem woda ważyła więcej...".

Zobaczmy, co odpowie na to następujące doświadczenie:

Powtórzmy te same próby, co poprzednio, ale ze zbiornikami , nie o jednakowych, lecz różnych przekrojach; np. niech przekrój jednego ramienia wynosi 4 cm2, drugiego 5 razy więcej tj. 20 cm2

Równowaga cieczy jednolitej w naczyniach połączonych

Doświadczenie przeprowadzone z takimi zbiornikami, wykazuje, że gdy poziomy wody w obu ramionach są równe, woda nie przepływa z naczynia większego do mniejszego, pomimo, że ciężar wody w naczyniu szerokim jest 5 razy większy, niż w wąskim. Co więcej, podnosząc nieznacznie w górę naczynie węższe, stwierdzamy, że woda z naczynia węższego przepływa nawet do szerszego i trwa to tak długo, dopóki nie ustali się równowaga na nowym poziomie. Zatem o równowadze cieczy decyduje nie równość ciężarów, lecz równość jakichś innych czynników. Spróbujmy odnaleźć te czynniki :

Ciężar a ciśnienie.

W naszym doświadczeniu mieliśmy przekroje ramion: 4 cm2 i 20 cm2. W wypadku równowagi, t. j. gdy ciecz w obu ramionach sięga do jednakowego poziomu, woda w ramieniu szerokim waży 5 razy tyle, co w wąskim. Przypuśćmy, że ciężar wody w naczyniu wąskim wynosił 60 G; w takim razie woda w naczyniu szerokim musiała ważyć 5.60 = 300 (G). Mamy tu więc:

Wąski słup cieczy: Ciężar - 60 G i podstawa - 4 cm2

Szeroki słup cieczy: Ciężar - 300 G i podstawa - 20 cm2

Obliczmy dla każdego z obu tych słupów stosunek jego ciężaru do podstawy. Otrzymamy wtedy:

W pierwszym przypadku 60/4 = 15

W drugim przypadku 300/20 = 15

Jak widać stosunki te są równe; oe więc decydowały o równowadze cieczy. Możemy również wyrazić to ogólnie: Jeśli słup cieczy w naczyniu wąskim posiadał ciężar P1 i podstawę a w szerokim - ciężar P2

i podstawę a2, to w wypadku równowagi spełniała się równość

Hydrostatyka - wzór na obliczenie ciężaru słupa wody i powierzchni naczynia

Ów stosunek ciężaru słupa cieczy do jego podstawy czyli ciężar, przypadający na jednostkę powierzchni, nazywamy ciśnieniem.

Hydrostatyka - wzór na obliczenie ciśnienia w naczyniach połączonych

Możemy więc teraz o naszych naczyniach połączonych powiedzieć tak: równowaga istnieje tam wtedy, kiedy ciśnienia, wywierane przez oba słupy wody, są jednakowe. Jeśli ciężar „P“ będziemy mierzyli w Kilogramach, a powierzchnię ,,a“ w centymetrach kwadratowych, wtedy naszą jednostką ciśnienia będzie 1 Kg jem2 (Czytaj Kilogram na centymetr kwadratowy). Możemy też ciężar P wyrazić w Gramach; wtedy naszą jednostką ciśnienia będzie 1 G/cm2. W naszym przypadku mieliśmy ciśnienie p = 15 G/cm2 czyli 0,015 Kg/cm2. Pojęcie ciśnienia jest bardzo ważne, dlatego omówimy je jeszcze na paru przykładach.

Ciśnienie cieczy na dnie naczynia

Na powyższym rysunku znajdują się dwa naczynia A i B z jednakową ilością wody np. po 60 G. Wysokości słupów wody nie są tu równe, ponieważ jedno z naczyń posiada inny przekrój, niż drugie. Niech przekrój naczynia A wynosi np. 5 - cm2, naczynia B -10 cm2. Obliczmy na podstawie poznanego wzoru ciśnienie na dno w każdym z tych naczyń; otrzymamy :

Dla wąskiego naczynia :

Dla szerokiego naczynia :

A zatem, pomimo równych ilości cieczy, ciśnienie na dno w naczyniu wąskim jest 2 razy większe, niż w szerokim. W fizyce rozszerzamy pojęcie ciśnienia również i na te wypadki, kiedy na ciało działa jakakolwiek siła, np. siła naszych mięśni, sprężyny, wiatru i t. p. Mówimy więc o ciśnieniu wiatru na żagle, ciśnieniu pary na ściany kotła i t. d. W ogóle pojęciem ciśnienia posługujemy się tam, gdzie wynik działania siły zależy nie tylko od wielkości siły, ale i od wielkości powierzchni, na którą ona działa. Np. ściskając gwoździk palcami, wywieramy na oba jego końce (główkę i ostrze) jednakową siłę; lecz o tym, który koniec wbije się w palec, decyduje ciśnienie. To samo spotykamy w wielu innych zjawiskach, np. niejednakowe zanurzanie się cegły w piasku lub w śniegu, zależnie od tego, czy położymy ją wąską czy szeroką stroną i t. p. (Jaką rolę w związku z tym odgrywają narty ?).

Wróćmy teraz do naczyń połączonych i zróbmy jeszcze jedno do świadczenie.

Naczynia połączone jak na poniższym rysunku napełniamy najpierw częściowo rtęcią, a potem dolewamy do jednego z ramion trochę innej cieczy, np. nafty. Stwierdzamy, że, po ustaleniu się równowagi, poziomy w obu ramionach nie są jednakowe.

Równowaga dwóch różnych cieczy w naczyniach połączonych

Co to znaczy? Poprowadźmy przez granicę zetknięcia się nafty z rtęcią poziom AA i rozumujmy tak: Gdybyśmy z prawego ramienia usunęli zupełnie naftę, to dla dalszego utrzymania rtęci w tem ramieniu na poziomie A A należałoby usunąć z drugiego ramienia niewielki słupek rtęci o wysokości h mm. Skoro jednak pozostawimy ten słupek na miejscu, to dla utrzymania równowagi na tym nowym, wyższym o h poziomie, musielibyśmy dolać do prawego naczynia dodatkowo rtęci również na wysokość h mm. Jednakże, jak wykazuje nasze doświadczenie, możemy taki sam skutek osiągnąć, dolewając nie rtęci, lecz nafty, ale już nie na wys. h mm, lecz znacznie wyższą H cm.

Porównawszy za pomocą miarki milimetrowej te dwie wysokości, stwierdzamy rzecz charakterystyczną: Oto H jest dokładnie tyle razy większe od h, ile razy ciężar właściwy rtęci Dr jest większy od ciężaru właściwego nafty D2

Innymi słowy o równowadze decyduje tu równość iloczynów D1h = D2H

Ale cóż oznacza iloczyn Dh? Nietrudno wykazać, że Dh oznacza to samo, co znane już nam określenie ciśnienia —. Podstawiając bowiem P = D V (gdzie V — objętość cieczy), a następnie V = ah (gdzie a = przekrój słupa cieczy), otrzymamy :

Identyczność obu tych wyrażeń oznacza, że i w tym wypadku warunkiem równowagi cieczy jest równość ciśnień w obu ramionach. Jeśli ciśnienia są różne, wtedy ciecz przepływa z miejsc o ci śnieniu większym do miejsc o ciśnieniu mniejszym. Wyrażenie Dh ułatwia nam rozważanie ciśnienia cieczy nie tylko na dnie naczynia, ale i powyżej dna w obrębie całej objętości cieczy. Tak więc możemy przekroić w myśli słup wody w poprzek na dowolnym poziomie AA. Umieszczając naczyńko, zawierające rtęć i zanurzoną w rtęci rurkę, kolejno, najpierw na poziomie A A, potem nieco głębiej, stwierdzamy, że im głębiej zanurzamy nasz przyrząd kontrolny, tym słupek rtęci h jest wyższy.

Ciśnienie wody na różnych głębokościach

Rtęć w obu rurkach sięga do jednakowego poziomu

Nic dziwnego. Odcięty (w myśli) słup wody nad poziomem AA posiada wysokość H mniejszą od wysokości H2 całego słupa; wywierane więc przezeń ciśnienie na poziomie AA jest mniejsze, niż ciśnienie całego słupa na dno lub w pobliżu dna. Pomiary wysokości h słupka rtęci, dokonane na różnych głębokościach, wykazują, że ciśnienie rośnie proporcjonalnie do głębokości cieczy. Jeszcze inne doświadczenia, pouczają nas, że w wyrażeniu Dh wysokość h oznacza różnicę poziomów (mierzoną pionowo), gdyż jak widać, pochylenie rurki nie ma tu żadnego wpływu. Z zależności = D2h2 korzystamy nieraz w celu porównania ciężarów właściwych dwóch różnych cieczy.

Do rury, zgiętej w kształcie litery U i przymocowanej do statywu ze skalą milimetrową, nalewamy najpierw rtęci, następnie jedno z ramion napełniamy badaną cieczą. Odczytawszy na skali wysokości słupów h rtęci i H (badanej cieczy), obliczamy iloraz który podaje, ile razy badana ciecz jest lżejsza od rtęci. Możemy też postąpić inaczej. Nalewamy do naczynia najpierw trochę rtęci; następnie do jednego ramienia nalewamy np. oliwę, do drugiego zaś odpowiednią ilość np. nafty, bacząc, by rtęć w obu ramionach wyrównała swoje poziomy. Potem mierzymy słupy H, i H2. Ich stosunek H1/H2 podaje, ile razy jedna ciecz jest lżejsza od drugiej

Porównywanie ciężarów właściwych cieczy za pomocą naczyń połączonych

Ciśnienie cieczy na ściany boczne naczynia.

Na ryc. 123 widzimy wiaderko płócienne i gumowy worek, napełnione wodą. Wiemy, że gdy naczynia te są puste, dają się łatwo wyginać, zmiąć i t. p. Napełnione jednak wodą lub inną cieczą, sztywnieją; ich ściany boczne wyprężają się pod naporem znajdujących się w nich cieczy. Świadczy to, że woda, a także każda inna ciecz, wywiera ciśnienie nie tylko w kierunku z góry na dół, ale i na boki. Nietrudno przy tern zauważyć, chociażby po kształcie worka gumowego lub przez naciskanie ścianki wiaderka palcem, że ciśnienie jest u dołu większe niż u góry,. Wymownym tego dowodem jest także niejednakowy zasiąg wytrysku wody z otworów, porobionych na różnych wysokościach naczynia. Jak widać bowiem na ryc. 124, ciecz wytryska z naczynia tym dalej, im bliżej dna znajduje się otwór.

Ciśnienie cieczy na ściany boczne wiadra płóciennego i worka gumowego

Zasięg wytrysku cieczy zależy od wielkości ciśnienia na poziomie otworu / Ciśnienie , wywierane na ciecz za pomocą tłoka

W przykładach powyższych ciśnienie było wywierane przez ciężar własny cieczy. Ale ciała mogą wywierać ciśnienie nie tylko przez swój ciężar. Oto, jak widzimy na ryc. 125, naciskając mocno na tłoczek siłą naszych mięśni, otrzymamy bardzo intensywny wytrysk wody ze wszystkich otworów naczynia. W tym wypadku ciecz, naciskana siłą naszych mięśni, przenosi to ciśnienie na ścianki naczynia we wszystkich kierunkach.

Ciśnienie wewnątrz cieczy. Parcie na ciała zanurzone.

Nalewamy zabarwionej cieczy do wąskiej rurki, której koniec rozszerzony jest w rodzaj kulistego lejka i zawiązany szczelnie błoną gumową albo pęcherzem (ryc. 126). Zaznaczywszy na rurce poziom, do którego sięga zabarwiona ciecz (przez nałożenie w tym miejscu

Parcie cieczy na dno lejka - Parcie cieczy na ciała w niej zanurzone jest wywieranie we wszystkich kierunkach

pierścionka gumowego), zanurzamy ją w zbiorniku stopniowo coraz głębiej, śledząc jednocześnie stopniowe wznoszenie się słupa cieczy w rurce.

Za pomocą podobnego przyrządu (z rurką dłuższą, w środkowej części giętką) robimy to samo, urozmaicając jeszcze doświadczenie przez ustawianie bańki z pęcherzem w rozmaitych dowolnych położeniach: pionowo, poziomo, ukośnie (ryc. 127). Doświadczenia te wskazują, że ciecz ciśnie nie tylko na dno i ściany zbiornika, ale i na ciała, znajdujące się wewnątrz cieczy. Ciśnie na nie ze wszystkich stron: z dołu i z góry, poziomo i ukośnie, i to tym mocniej, im głębiej ciało zanurzymy. Siłę, z jaką ciecz uciska powierzchnię ciała, nazywamy parciem. Mówimy więc, że ciecz wywiera parcie na ciała w niej zanurzone. Chcąc obliczyć parcie, wywierane w pewnej głębokości na błonę naszego przyrządu, musielibyśmy wiedzieć, jak wielka jest powierzchnia błony i jakie było ciśnienie w danej głębokości. Gdyby np.

powierzchnia błony wynosiła a = 10 cm2, a ciśnienie wody w danej głębokości p = 8 G/cm2, wtedy parcie na błonę wynosiłoby P = pa = = 8 . 10 = 80 (G).

Zróbmy jeszcze jedno podobne doświadczenie przy użyciu przyrządów, jak na ryc. 128. Mamy tu rury szklane (jedna prosta, druga zgięta) oraz metalowe krążki, zaopatrzone w haczyki i długie nitki. Gdy za pomocą nitki dociśniemy krążek do rury i zanurzymy rurę w wodzie, stwierdzimy, iż krążek nie odpada pomimo, że nitkę puścimy z ręki. To parcie dociska krążek do rury i to tym mocniej, im głębiej ją zanurzamy. Chcąc zmierzyć wielkość tego parcia na pewnej głębokości, nalewamy do rury odpowiednią ilość wody, mianowicie tyle, aby jej ciężar zrównoważył parcie. Ryc. 128. Parcie cieczy przyciska krążki do rur. Otóż doświadczenie wykazuje, że rury trzeba nalać tyle wody, aby jej poziom zrównał się z poziomem wody w

naczyniu. (W rzeczywistości nieco mniej, wchodzi tu w rachubę także ciężar własny denka). Zatem parcie cieczy na denko jest równe ciężarowi słupa wody o przekroju jest równym przekrojowi denka, i o wysokości, równej głębokości zanurzenia denka. Piękne i efektowne doświadczenie, ilustrujące wzrost parcia ze wzrostem głębokości cieczy, wykonał jeszcze w XVII w. uczony francuski Pascal w sposób, przedstawiony na ryc. 129 a. Wbił on do górnego dna

Doświadczenie Pascala z beczką / Ciśnienie i parcie cieczy na dno nie zależy od kształtu

mocnej beczki wąską, lecz wysoką rurę, której pojemność była znikoma w porównaniu z pojemnością beczki. Gdy napełnił wodą samą tylko beczkę, beczka wytrzymała doskonale parcie wody na jej ściany. Po napełnieniu jednak także i rury (do czego wystarczyła niewielka ilość wody) parcie tak wzrosło, że beczka pękła. Inne doświadczenie Pascala daje piękny dowód, że parcie cieczy na dno naczynia zależy tylko od wielkości dna i od wysokości słupa cieczy, a nie zależy od kształtu naczynia. Obciążając szalkę S przyrządu, wyobrażonego na powyższym rysunku, przyciskamy ruchome dno D do krótkiego cylinderka C; na ten cylinderek możemy nakręcać różnego kształtu naczynia N2i Na. Gdy do naczynia nalewamy wody, wywiera ona parcie na dno; skoro tylko parcie staje się większe od siły przy

ciskającej, dno opuszcza się i woda zaczyna wyciekać. Występuje to przy tym samym poziomie wody (zaznaczamy go ruchomą strzałką), niezależnie od kształtu naczynia, i to przy poziomie tym wyższym, im bardziej obciążyliśmy szalkę. Zatem parcie, a tym samym i ciśnienie cieczy na dno nie zależy od kształtu naczynia.

Linki :

Wieża ciśnień

Katowice wieża ciśnień

Wieża ciśnień w Piszu

Malbork wieża ciśnień

Legnica wieża ciśnień

Jelenia Góra wieża ciśnień