一百公尺的水管一端吹氣另外一端可以立馬出氣無延遲麼

時間 2021-05-30 01:12:34

1樓:鬱金香

氣壓傳遞的速度應該是當前環境下的音速,一般來說就是340公尺/秒以上(空氣中最慢音速340),考慮管道阻力,這個速度比音速要略低。那麼吹氣之後的傳遞延遲時間為:管道長度/(當前音速-阻力修正值)。

管道越長這個阻力影響越大。

2樓:人可玉

氣壓以音速去傳播,但能量會有傳輸損耗。常壓室溫下,空氣裡的音速約為340公尺/秒。

題主有此疑問,側面說明了題主不清楚是什麼因素決定了氣體裡的音速。氣體中的音速形成機制,與固體中的音速形成機制是有差別的(多種因素構成,各因素貢獻的權重在固體和氣體中有差別),理想氣體中的音速幾乎是被氣體分子的運動速度分布律決定了。

關於氣體分子速度的統計學規律,忽略分子勢能、湍流等因素的影響,可推導出麥克斯韋——波爾玆曼分布。

空氣的主要成分是氮氣和氧氣,但是我沒找到氮氣和氧氣對應的圖,上圖惰性氣體僅供側面參考。

順便說一下,音速也不是完全正比於氣體分子平均運動速度,因為氣體分子本身也具有空間體積,只有稀薄的理想氣體才可以如此看待。

3樓:

這應該不是個延遲問題,是吹不吹得出來氣的問題?

用伯努利方程或許可以分析一下?

知道空氣和管子的摩擦係數和流速,就可以算出兩端壓差,再和人的正常水平比一下應該就知道了。應該是個流體動力學問題,期待專業的人來分析一下。

直覺上來講我不太相信,100m太長了,氣體摩擦損耗很大,氣體流速能有多快呢……想吹響口琴應該需要很急的氣流吧

4樓:Neomura

整個過程是:嘴吹氣使一端的空氣壓縮→壓強波沿管內空氣傳播至另一端→口琴一端的空氣被壓縮進出水管,吹響口琴。

壓縮波以聲速傳播,所以理論上經過100m的水管大約會有0.3s的延遲。至於人的肺活量能不能做到俺不清楚。

@樊超 的計算方式相當於認為,每次從嘴中吹出的空氣必須完整地經過水管才能吹響口琴,所以得出了4分鐘的答案。

5樓:樊超

先上結論:抖音裡的這個挑戰是假的

答題人湖南大學物理博士樊超

1. 先說一說人體呼氣原理,肺部通過壓縮空氣提高氣壓,體內氣壓大於環境氣壓(環境氣壓通常視為乙個大氣壓)則撥出氣體。

普通人呼出氣體的體積流量有多大?

我(肺活量4500+的西北漢子)用氣浮旋子流量計實測了我呼氣的體積流量,用力保持在大概12公升每分鐘的流量下只堅持了短短15秒。

2. 管內流體傳導過程是什麼樣的?

從巨集觀上看,管兩端產生氣壓差就可以造成管內流體定向流動。

從微觀來看(特別是一開始通氣的非定常流過程),在壓強差的作用下,管內一端進入的高速氣體分子不斷碰撞管內原本的熱平衡態的氣體分子,產生動量交換,使得原本低速的管內氣體分子也獲得了沿著管壁流動的動量。以此源源不斷推進向前。

我們假設氣體分子碰撞為完全彈性碰撞沒有機械能損失,再假設管壁對流體沒有阻尼作用。在這樣乙個理想前提下,長為L的管的一端通入高速定常流氣體,體積流量為V,管內橫截面面積為S,那麼管的另一端最快出氣時間為LS/V。

3. 下面一起做這道物理題。

抖音小姐姐挑戰100公尺長水管吹口琴,已知小姐姐天賦異稟,可長時間保持20公升每分鐘的呼氣體積流量(V),現有一根長L為100公尺的水管,水管內徑r為1.6 cm(為了照顧小姐姐挑戰成功特意選擇了半徑比較細的水管),試問從小姐姐吹氣開始多長時間可有氣體通過管的末端吹響口琴?

解:管內流體通過的橫截面面積S為

S=pi*r^2=8 平方厘公尺

管內流體的線流速u為

u=V/S=25 公尺每分鐘

在理想條件下末端出氣時間T為

T=L/u=4 分鐘

答:小姐姐在吹了四分鐘後挑戰成功!

4. 好了,如果這道題你做對了,恭喜你也打假成功!

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