Минимальное отверстие для истечения воды

[eko63michael]

Здравствуйте. Вопрос, который возможно, покажется интересным не только мне. Различные запорные и уплотняющие устройства (краны, манжеты и проч.) позволяют не допустить протекания воды (и других жидкостей, а также газов) через устройство. Между тем, шероховатость деталей шарового крана около 1 микрона, тогда как размер молекулы воды в тысячи раз меньше, и эти молекулы могли бы легко проскочить через такие зазоры. Но этого не происходит. Краны и уплотнения исправно работают (при правильном использовании). 
За счет чего удерживается вода в таких устройствах от истечения?
(Возможно, вопрос слишком прост? Курс физики про движение жидкостей и газов как-то подзабылся... Или в обычном курсе про это вообще не было?)
1) Как в доступной форме объяснить, что лежит в основе этого? Вязкость жидкости? Силы поверхностного натяжения? Силы трения?
2) Существует ли минимальный размер отверстия, при котором вода при давлении 4-6 атм. не будет протекать вообще (ни одной молекулы)? Соответственно, является ли  запирание воды (другой жидкости или газа) в кране и в уплотнении физически полным, или это видимое запирание является всего лишь результатом очень медленной фильтрации через поры уплотнителя и зазоры в шероховатостях седла крана, что для обычного использования прибора эквивалентно полному запиранию? (Скорее всего, так и есть, потому что надутый воздухом шарик рано или поздно сдувается, поры в резине шарика больше диаметра молекул газа, процесс временного запирания газа и его постепенной фильтрации в шарике схож с удержанием газа и жидкост запирающими устройствами).
3) Формула для расчета скорости истечения воды (вероятно в завистмости от давления и диаметра отверстия), так, чтобы было видно, когда скорость воды и расход приближаются к нулю?

[individ.an]

Металл не абсолютно твёрдое тело. Он деформируется.
Когда он прижимается - одна поверхность к другой. Сжимается и заполняет все поры. Потом отпускается и принимает обычный вид.
Некоторые конструкции содержат сальники - они при зжатии заполняют все поры.
Воду можно носить и в решете. Для этого надо предварительно её поместить в расплавленный парафин. Потом излишки встряхнуть.
Давление при которой вода не проходит через дырку определяется размером и коэфициентом смачиваемости поверхности.
Силы поверхностого натяжения его могут держать. Посчитать легко. Представить дырку как круг или цилиндр.
Открываем школьный учебник по физике и считаем. Там есть готовая формула.

[dust1939]

Source of the post Соответственно, является ли запирание воды (другой жидкости или газа) в кране и в уплотнении физически полным, или это видимое запирание является всего лишь результатом очень медленной фильтрации через поры уплотнителя и зазоры в шероховатостях седла крана, что для обычного использования прибора эквивалентно полному запиранию?

Именно так.

[eko63michael]

Source of the post Металл не абсолютно твёрдое тело. Он деформируется.
Когда он прижимается - одна поверхность к другой. Сжимается и заполняет все поры. Потом отпускается и принимает обычный вид.
Некоторые конструкции содержат сальники - они при зжатии заполняют все поры.
Воду можно носить и в решете. Для этого надо предварительно её поместить в расплавленный парафин. Потом излишки встряхнуть.
Давление при которой вода не проходит через дырку определяется размером и коэфициентом смачиваемости поверхности.
Силы поверхностого натяжения его могут держать. Посчитать легко. Представить дырку как круг или цилиндр.
Открываем школьный учебник по физике и считаем. Там есть готовая формула.

Вряд ли в шаровом кране металлические детали прижимаются с такой силой, чтобы они деформировались (иначе кран не удалось  бы провернуть).
Как не сжимай сальники, вряд ли все поры уменьшатся в тысячи раз, чтобы стать меньше размеров молекулы воды.
Про воду в пропарафиненном решете (сите) я и сам хотел привести в тексте вопроса. В этом случае безусловно действуют силы поверхностного натяжения. Сильно зависит от смачиваемости. Достаточно провести чем-нибудь по ситу - и вода польется. Выдерживает лишь ничтожное давление. При уменьшении размеров пор, скорее всего выдерживаемое давление увеличится.
Вопрос в том числе и в этом: при запирании воды в кранах и уплотнениях именно силы поверхностного натяжения (и только они) обеспечивают герметичность при высоких давлениях? Что-то мне подсказывает, что это не так. При запирании воды в порах (сита, крыши палатки и пр.) силами поверхностного натяжения обеспечивается полная герметизация (при условии отсутствия механического воздействия и превышения давления, когда герметичность падает сразу практически до нуля). В случае со сдувающимся шариком газ выходит постепенно, как будто происходит медленная равномерная фильтрация. (Или движение газа и жидкости через преграду в описываемых примерах имеют разную природу?). В любых описаниях проявления сил поверхностного натяжения такое проявление, как способность удерживать воду в преграде при сколько-нибудь ощутимых давлениях, отсутствует (в основном - круглая форма капель, да водомерки на поверхности воды). Силы поверхностного натяжения очень "ненадежны": иногда уменьшаются практически до нуля в месте контакта, в месте мехарического воздействия, уменьшаются от температуры и наличия растворенных веществ. Но шаровому крану это все до лампочки.
Вряд ли в школьном учебнике физики есть готовая формула зависимости скорости движения жидкости в зависисимости от коэффициента смачиваемости, размера отверстия, силы поверхностного натяжения и давления... В интернете такой готовой формулы не нашел, как и  текстов, которые бы подсказали.
Все-таки, представляется, что за запирание воды в кране и в уплотнении больше отвечают силы трения, соответсвенно в формуле должны быть вязкость, давление, вероятно температура, ну и размер отверстия (что и является главным вопросом).
 

[eko63michael]

Source of the post  

Source of the post

Соответственно, является ли запирание воды (другой жидкости или газа) в кране и в уплотнении физически полным, или это видимое запирание является всего лишь результатом очень медленной фильтрации через поры уплотнителя и зазоры в шероховатостях седла крана, что для обычного использования прибора эквивалентно полному запиранию?Именно так.

Если и так, то какие силы удерживают воду (пусть и неполностью, а на 99,9999999...%) в закрытом шаровом кране: силы трения? (это мое мнение). Есть ли соотвествтующая формула?

[individ.an]

Опять очередной фрик будет нести бредятину.
Не хочет слушать, что ему говорят.
Дальше болтать смысла нет. Опять будет ахинея на сотни страниц.
Что же касаемо деформации - вспомнился один случай - в пистолете Макарова есть предохранитель. Когда его выставляешь выходит упор для бойка.
Когда его снимаешь этот упор меньше становиться, но всё таки он есть. И когда боёк медленно двигаешь он упирается и не давит на штырь который капсуль ударяет.
Когда же спускаешь курок боёк разгоняется пружинной так, что при ударе об упор - деформируется так, что может сообщить значительный импульс штырю.
То есть даже в таком не очевидном случае используется упругие свойства металла.

[individ.an]

Ты много чего не слыхал!
Медленно спускать курок - это вообще как?
Как его спускать не будешь - срывается боёк и пружина сильно его ускоряет. Видно человек вообще представление в этом деле не имеет.
Я же говорю смысла нет с ним болтать. Тут вспомнилось ещё применение этого эффекта.
У меня куча разделительных колбочек была. Они все стеклянные. Краники тоже.
Так вот интересно то, что в них детали имеют вид усечённого конуса. Одни вставляются в другие.
Самое интересное, что даже стекло при нагрузке может так деформарироваться, что прижимается так, что воду вообще не пропускает.
Или например шайба. Вставляешь её в болт и накручиваешь гайку.  Когда гайку зажимаешь после снятия нагрузки шайба прижимает гайку к резьбе так, что увеличивает силу трение. И она не выкручивается обратно от колебаний.
Или например трение качения. Когда шарик катится по ровной поверности. Даже при незначительной нагрузки идёт деформация поверхности. Что наблюдается как увеличение трения при движении.
Таких примеров можно приводить кучу.
Вопрос только есть ли в этом смысл? Он всё равно будет тут нести бред, что детали не деформируются.

[eko63michael]

Ну вот опять "боек", "пружина" его какая-то  ускоряет. Еще раз говорю: нету в ПМ бойка, окромя наконечника на ударнике, и соответственно, никакой пружиной никуда все это не срывается. А  еще вы разницы между курком и спусковым крючком очевидно не знаете? "Как его спускать не будешь...". К вашему сведению: медленный спуск курка (не спускового крючка, а именно курка) - штатная процедура и в ПМ и в ТТ. В ПМ в случае, если патрон в патроннике, курок взведен и пружина на боевом взводе, но если отпала нужда в выстреле, поднимают флажок предохранителя вверх и, придерживая большим пальцем курок (курок - это тот который,  сзади-сверху затвора, под целиком, а не тот, что вы думали, а именно не тот крючок внизу, на который кладется указательный палец при стрельбе!), нажимают на спусковой крючок. Придерживаемый большим пальцем курок медленно перемещается  к ударнику, но упирается в выступ включенного предохранителя. Поэтому эта процедура полностью безопасна, даже если курок сорвется из-под пальца. В ТТ нет классического предохранителя, поэтому в ТТ  эта процедура многократно опаснее.
Я ст.лейтенант (запаса конечно),  ХВАТИТ!!! уже про ПМ, не могу дальше слушать кошмар про "боек, толкаемый пружиной", пощадите.
Простецкое описание конструкции стеклянных краников улыбнуло, таким теплом повеяло. Я вообще-то химик в прошлом (да в общем-то и в настоящем).  Пришлифованными бывают не только краники, но и любые другие соединения различной посуды. Чтобы такой краник или шлиф работал, его необходимо смазать силиконовой смазкой. В противном случае, либо краник будет течь, либо заклинит. Но даже если такой краник будет работать без смазки (редко, но бывает) - это вариант того же шарового металлического крана, вопросы те же.
По сути ваших текстов - у вас как бы два отдельных ответа:
- запирание за счет деформации материала (то есть имеется  виду, что в результате деформации поры материала уменьшаются до размеров молекул? тогда этот ответ на вашей совести),
- запирание за счет сил поверхностного натяжения. То есть, сила трения и вязкость в процессе не участвуют?
Все-таки формулу бы в студию или ссылочку  поточнее (не на школьный учебник физики, там этого нет).
И хватит, наконец, грубить, давайте по делу. Все-таки наброр примеров про деформацию катящихся шариков, стеклянных шлифов, пистолет, пропарафиненное решето и отправка к учебнику не совсем полезный ответ. Думаю, вы можете больше.

[eko63michael]

Source of the post Опять очередной фрик будет нести бредятину.
Не хочет слушать, что ему говорят.
Дальше болтать смысла нет. Опять будет ахинея на сотни страниц.
Что же касаемо деформации - вспомнился один случай - в пистолете Макарова есть предохранитель. Когда его выставляешь выходит упор для бойка.
Когда его снимаешь этот упор меньше становиться, но всё таки он есть. И когда боёк медленно двигаешь он упирается и не давит на штырь который капсуль ударяет.
Когда же спускаешь курок боёк разгоняется пружинной так, что при ударе об упор - деформируется так, что может сообщить значительный импульс штырю.
То есть даже в таком не очевидном случае используется упругие свойства металла.

Ну, зачем же так? Завсегдатай форума заклеймил новичка каким-то дурацким неизвестным ему словом и "закрыл тему". Нехорошо.
А по пистолет Макарова никогда такого бреда не слыхал.
"Боек медленно двигаешь". Что-что?!!  Боек - в ПМ - это наконечник ударника, и как это вы его будете "медленно двигать"? Спутали с курком? Да и курок все-таки, говоря по-русски,  не "медленно двигают", а "медленно спускают", иначе вообще непонятно о чем речь. Предохранитель не "выставляют", а "включают" или "выключают". "Штырь", который удараяет по капсюлю,  вообще-то называется "ударником".  Пружиной (боевой, очевидно) разгоняется все-таки не "боек", а курок при спуске. А  выступ ("упор" как вы его называете) предохранителя при выключении предохранителя убирается ПОЛНОСТЬЮ. И соответственно, для производства выстрела никакой деформации металла не нужно! Там вполне обычные 2 мм свободного хода ударника для удара курком. Выступ курка действительно предназначен для предотвращения удара курка по ударнику, но только во ВКЛЮЧЕННОМ  положении предохранителя. Если вы "медленно двигаете" (спускаете) взведенный курок при выключенном предохранителе, то это боевой взвод, курок достанет до ударника, и при случайном срыве курка с пальца возможен бабах. "Медленно" спускать курок у ПМ можно только при включенном предохранителе!.
Впрочем, давайте все же по теме. В оружии вы явно не спец.

[Capt. Buran]

Source of the post Вряд ли в шаровом кране металлические детали прижимаются с такой силой, чтобы они деформировались (иначе кран не удалось  бы провернуть).

Там присутствует ещё один эффект. Кроме того, сто шарнирное соединение достаточно хорошо подогнано, оно ещё имеет одну поверхность, покрытую фторопластом, а он не смачивается. Таким образом, работают молекулярные силы отталкивания, как в капилляре.