W – швидкість випаровування рідини, мг/(м2·с)

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, t_ГДК, N) якщо в кімнаті об’ємом V випадково розбито термометр, ртуть якого об’ємом V_р = 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;