Уровни жидкостей в сообщающихся сосудах не равны

Каждому из нас еще из начального курса физики известно, что уровни жидкости в сообщающихся сосудах равны, и, вероятно, все помнят нехитрый школьный опыт с двумя стеклянными трубками, заполненными подкрашенной водой, подтверждающий этот закон.

Он настолько прочно и безоговорочно с детства входит в сознание каждого из нас в качестве одной из бесспорных житейских аксиом, что, несомненно, большинство читателей, увидев заголовок статьи, скорее всего недоуменно пожмет плечами.

И все же в подавляющем большинстве случаев утверждение автора правильны, а привычное уму равенство уровней встречается крайне редко!

Дело здесь, конечно, не в том, что общеизвестный закон неверен. Просто для его реального точного осуществления необходимо соблюдение целого ряда условий, которые все вместе почти никогда не встречаются.

Перечислим основные причины, при наличии которых в сообщающихся сосудах будет существенно нарушаться равенство уровней. Они не будут равны, если:

1. Жидкость в одном из сосудов холоднее (или теплее), чем в другом.
2. В одном сосуде стенки смачиваются жидкостью, а в другом – нет, размеры же поперечного сечения сосудов невелики.
3. Каждый из сосудов в районе мениска жидкости представляет капилляр, причем диаметры их различны.
4. Система сообщающихся сосудов движется по кривой, причем ось мгновенного вращения системы находится на различных расстояниях от сосудов.
5. Жидкости, находящиеся в разных сосудах, различны.

Подобные случаи весьма часты в обыденной жизни. Так, сообщающиеся сосуды, находящиеся в различных помещениях (и даже водомерные стекла на баках и бойлерах), как правило, имеют различную температуру. При этом мениски жидкости в узких трубках водомерных стекол дополнительно искажают ее уровень.

Неравномерно движущиеся системы сообщающихся сосудов есть в изобилии на всех кораблях, поездах и самолетах. Различные жидкости в сообщающихся сосудах обязательно присутствуют в ряде контрольных, измерительных и исследовательских приборов, а также в датчиках уровней для огнеопасных и ядовитых жидкостей.

Однако и это еще не все. Если сообщающиеся сосуды присоединены к трубопроводу, в котором жидкость движется (например, уравнительные баки в системе отопления), то уровни в них могут разниться весьма значительно из-за различных соотношений статического и динамического напоров.

И еще целый ряд разных «если».

Так коварно на практике выглядит применение, казалось бы, простейшего закона сообщающихся сосудов. Поэтому, столкнувшись с ними в жизни, не доверяйте безоглядно догме этого закона. Сначала внимательно проверьте. Это поможет вам избежать весьма неожиданных последствий, а иногда и крупных неприятностей.

В. Москалев