Якщо в приміщенні повністю відсутнє провітрювання, то концентрація ртуті досягне граничного значення, яке визначено її леткістю (14,3 мг/м3) і зберігатиметься нескінченно довго. Але в кімнаті завжди є обмін повітря. Якщо повітря в кімнаті обмінюється повністю швидше, ніж за 3 доби, то за таких умов ГДК не буде досягнуто.
Якщо припустити, що при розбитті термометра утворилось, наприклад, 10 однакових кульок і час обміну повітря в кімнаті становить менше 3-х діб, то за таких умов площа випаровування зросте до 5,6 · 10-4 м2, тобто вдвічі. За таких умов час досягнення ГДК зменшиться також удвічі – до 1,5 доби і величина ГДК в кімнаті не установиться, якщо час обміну повітря буде менше, ніж 1,5 доби. Таким чином, чим більше поверхня розлитої ртуті, тим швидше повинен відбуватися обмін повітря в кімнаті, щоб не було досягнуто ГДК.
При обміні повітря з меншою кратністю в кімнаті установлюється концентрація ртуті, що перевищує ГДК. За таких умов можливість виникнення мікромеркуалізму визначається також часом, протягом якого небезпечна концентрація буде зберігатися в кімнаті.
Якщо припустити, що в кімнаті досягається ГДК, то маса ртуті у повітрі обчислюється за формулою
, (2.4)
При зміні повітря в кімнаті К разів за добу маса ртуті, що виноситься з кімнати, дорівнює:
(2.5)
Маса вилитої ртуті становить:
(2.6)
Кількість діб, протягом яких у кімнаті буде підтримуватися ГДК, установлюють за формулою:
, (2.7)
При одному обміні повітря за добу:
діб, або 41,4 років.
Це визначення показує, що небезпечна концентрація може підтримуватися протягом багатьох років, які можна порівнювати з тривалістю життя людини.
Завдання. Визначити можливість виникнення мікромеркуалізму (S, tГДК, N) якщо в кімнаті об’ємом V випадково розбито термометр, ртуть якого об’ємом Vр = 0,4 см3 не зібрана і розбилась на n кульок. Повітря в кімнаті обмінюється К разів на добу. Густина ртуті ρ =13,6 г/см3.
Варіанти завдань наведені в табл.2.1
Таблиця 2.1. - Варіанти індивідуальних завдань
| Номер завдання | Об’єм кімнати Vк,м3 | Кількість кульок ртуті, n | Кратність обміну повітря, К |
Задача 3
Тема. Оцінка небезпек при експлуатації електрообладнання [1].
Мета. Усвідомити небезпеку проектування електромереж.
Завдання. Визначити матеріал ізоляції електромережі напругою 220 В електропровідника діаметром d при приєднанні до нього електроспоживача потужністю N на t год [2].
Електрообладнання є джерелом пожежної небезпеки через замикання, перегрівання опорних поверхонь, струмових перевантажень. Останні виникають тому, що старі електричні мережі не розраховані на сучасну кількість електро-
споживачів. Збільшення потужності електроспоживачів веде до надмірного виділення тепла і перегріву електропровідників, який в свою чергу сприяє погіршенню властивостей ізоляції.
Тепло, що виділяється у провіднику, визначається, згідно закону Джоуля-Ленца, за формулою
, (3.1)
де I – сила струму, А;
R – опір провідника, Ом;
t - час протікання струму, с.
Опір провідника:
, (3.2)
де ρ – питомий опір матеріалу, Ом·м;
l – довжина провідника, м;
d – його діаметр, м;
S – площа поперечного перерізу, м2.
Підставив (4.1) в (4.2) одержимо:
, (3.3)
Кількість теплоти, яка необхідна для нагрівання тіла від температури T1 до T2 визначається відомою формулою
, (3.4)
де с – питома теплоємність матеріалу провідника, Дж/кг· К;
m – маса провідника, кг;
Маса провідника:
, (3.5)
де d – діаметр провідника, м;
l – його довжина (м) і γ – густина матеріалу (кг/м3), з якого зроблено провідник.
Підставивши (4.5) в (4.4), матимемо:
, (3.6)
Прирівнявши Q 1 з Q 2, знаходимо, на скільки градусів максимально може нагрітися провідник:
. (3.7)
Оскільки величини ρ, γ, с є постійними величинами, то для електричних провідників із конкретних матеріалів виходить, що
– для мідних провідників, (3.8)
– для алюмінієвих провідників, (3.9)
де 
N – потужність споживача, Вт;
U – напруга електричної мережі, В;
