Вадим Щёкотов
январь 2017.
337

С какой скоростью тело должно двигаться под водой, чтобы она начала испаряться вокруг него?

Ответить
Ответить
Комментировать
0
Подписаться
3
2 ответа
Поделиться

Речь может идти о Кавитации, когда для испарения жидкости достаточно создать быстрое локальное понижение давления в жидкости, приводящее к парообразованию в форме пузырьков с последующим схлопыванием пузырьков из-за  конденсации водяного пара. Схлопывание кавитационных пузырьков и каверн приводит к гидравлическим ударам, разрушающим гребные винты и гидротурбины. 

В вопросе речь идет скорости движении тела под водой. Это движение создает акустические волны плотности (области высокого и низкого давления) и, при достаточной энергии акустических волн, приводит к акустической кавитации. Отсюда можно допустить, что эффект акустической кавитации становиться значимым при скоростях близких к (или более) скорости звука в воде, т.е. 1500 м/сек.

О жизни и долголетии Можно ли вычислить вероятное количество оставшихся лет своей жизни, и если да, то как?Какой самый первый признак (который я могу обнаружить сам) того, что я 100% болен каким-то смертельным заболеванием?Как японцы доживают до 80 лет, постоянно питаясь лапшой быстрого приготовления?Задавайте вопросы экспертам

Насколько я понимаю, тут не только в скорости дело. Вопрос еще в эффективности трения, то есть смачивание, тепловые характеристики тела, характер движения и т.д. Ну, предположим, поступательное движение и 100% КПД трения, то есть, вся кинетическая энергия переходит в теплоту. На самом деле это, конечно, далеко не обязательно так, поскольку в этом случае тело сразу бы остановилось, а вполне можно представить себе какую-нибудь пулю, которая свистит сквозь воду и испаряет ее, но продолжает движение в течение некоторого времени. Но пусть будет так. Тогда простое выражение:

(mv2)/2 = c(H2O)m(H2O)*(T-T0)

где m - масса движущегося тела, v - его скорость, c(H2O) - теплоемкость воды, m(H2O)-масса нагреваемой воды, (T-T0) - разность температур воды до и после нагревания. Теплоемкость воды - 4.2*10(3) Дж/кг*градус, разность температур, предположим от 20 С до 100 С, то есть 80 градусов.

При помощи нехитрых математических операций, которые очень неудобно представлять в этом убогом интерфейсе и поэтому я их опущу, получаем:

v = 820*(корень из (m(H2O)/m))

Это минимальная скорость, то есть, нечто попало в воду и застряло в ней сразу, передав всю свою кинетическую энергию в теплоту, причем только в самый поверхностный слой. Очевидно, в реальности не всю и диссипация вне поверхностного слоя тоже есть. А главное - слой воды будет обновляться при поступательном движении. То есть, для нагревания до кипения нужно бы как-то ограничить количество воды, иначе тело будет передавать энергию новым и новым порциям воды, каждая из которых будет нагреваться по чуть-чуть.

Ответить