Dans quel sens l'eau coule-t-elle?

Article de vendredi sur la collision d'une tâche d'entrevue avec le monde réel.



Il y a un problème assez connu - devant vous, il y a un tuyau en métal avec de l'eau qui coule à l'intérieur. Comment déterminer de quelle manière il coule? Il peut encore être demandé pour vous lors d'entretiens.



De nombreux problèmes de formulation inexacte ont déjà été passés, voyons ce qui ne va pas avec ce tuyau.



La solution attendue est de chauffer le tuyau et de voir dans quelle direction la chaleur se répandra. Mais il y a de nombreuses nuances supplémentaires ici. En règle générale, on suppose qu'ils chaufferont avec un brûleur à gaz. Il y avait même une restriction selon laquelle vous pouvez avoir n'importe quel objet valant jusqu'à cent roubles, ce qui rend le problème pratiquement insoluble de cette manière, mais nous en reviendrons plus tard.



Tout d'abord, vous devez vous assurer que la température de l'eau est suffisamment basse pour être touchée. Eh bien, plus précisément, pour que vous puissiez comprendre la différence entre «très chaud» et «très, très chaud». C'est difficile à dire avec certitude, mais il est peu probable qu'il soit supérieur à 50 degrés Celsius.



Deuxièmement, vous devez vous assurer que l'eau s'écoule à une vitesse bien supérieure au taux de propagation de la chaleur dans l'eau. Par exemple, à un débit de 1 mm / s, il est peu probable que vous compreniez où l'eau se déplace ou si elle se déplace du tout.



Troisièmement, vous devez vous assurer que l'eau ne coule pas à une vitesse trop élevée. Sinon, elle n'aura tout simplement pas le temps de se réchauffer suffisamment.



La sensibilité de la température humaine aux différences de température est d'environ un degré. Sur la base de la capacité thermique de l'eau ~ 4,2 kJ / kg, nous obtenons que par gramme d'eau courante, nous devons transférer dans la région de 4,2 Joules afin de pouvoir sentir la différence de température.



Supposons qu'en chauffant le tuyau avec une sorte de brûleur, nous transférions au tuyau environ la moitié de la chaleur du combustible combustible. C'est une hypothèse assez généreuse, par exemple, les bonnes chaudières à gaz ont un rendement de l'ordre de 95%.



Le débit dans une alimentation en eau froide classique est d'environ 1 m / s. Pour un tuyau ordinaire de 1/2 ", par exemple dans une salle de bain, cela donnera un débit d'environ 200 g / s. Nous nous baserons sur ces chiffres pour avoir une idée de la taille du tuyau afin qu'au débit habituel, nous puissions déterminer sa direction.



Allons-y avec les atouts. Supposons que vous ayez une bonne torche de soudage, de l'acétylène et de l'oxygène pour résoudre le problème. La consommation du brûleur est d'environ un kilogramme d'acétylène par heure, la chaleur de combustion est d'environ 50 MJ / kg. En conséquence, nous obtenons environ 13888 J par seconde, compte tenu du faible rendement du tuyau, environ 7000 d'entre eux seront transférés. En principe, vous pouvez réchauffer un tuyau d'un degré avec un passage de 1,7 kg d'eau par seconde.



Eh bien ... La solution semble fonctionner. Mais avouons-le, la plupart des programmeurs n'ont jamais eu de machine à souder entre les mains. Et regarder l'architecture de certaines applications est pour le mieux. Supposons qu'un brûleur à gaz classique avec un cylindre remplaçable, comme celui utilisé pour allumer le charbon de narguilé, soit utilisé comme appareil de chauffage. La consommation de gaz est d'environ 100 g / h. Pour simplifier les calculs, on prend la même chaleur de combustion du propane, soit 50 MJ. On peut obtenir 700 J. par seconde, c'est assez pour chauffer 170 grammes d'eau.



Cela n'a plus l'air si prometteur. Si un tuyau est placé à l'extrémité de ce tuyau mystérieux et que ma grand-mère en verse des tomates, c'est-à-dire que le débit de liquide à travers le tuyau est pratiquement illimité, nous ne pourrons plus comprendre la direction du flux. Mamie devra légèrement pincer le tuyau avec son doigt pour que la tâche devienne résoluble.



En général, la condition impliquait qu'un candidat intelligent prendrait un briquet et chaufferait le tuyau. Je n'ai trouvé nulle part des taux de consommation d'essence pour les briquets. Personne n'a probablement pensé à faire de tels changements.



Prenons les données sur les fers à souder à gaz. Certainement, c'est un appareil plus puissant qu'un briquet, mais prenons ces chiffres pour le calcul. Un fer à souder au gaz consomme environ 20 ml / heure, soit environ 10 g / heure. Cela signifie qu'avec son aide, nous pourrons chauffer environ 17 grammes d'eau par seconde d'un degré.



17 g / s, c'est très peu. Pour un tel débit, un consommateur très modeste doit être connecté au tuyau, par exemple une machine à soude. De plus, ce n'est pas la même machine que dans un centre commercial - un verre de cinq secondes et demi-litre est prêt. C'est une machine qui verse un verre très lentement, avec une solennité qui convient à l'occasion.



Pour résumer tout ce qui précède, le problème doit être posé comme suit:



Vous êtes dans un champ sans fin. Voici un tuyau métallique pas plus qu'un tuyau de plomberie standard. L'eau y circule, à des températures ne dépassant pas 50 degrés Celsius, à une vitesse ne dépassant pas 1 m / s et pas moins de 1 mm / s. Vous ne pouvez pas atteindre le début et la fin de ce tuyau. De quel élément avez-vous besoin pour déterminer la direction du mouvement du fluide?



Cela semble assez idiot. Et nous avons également omis des clarifications absolument stupides comme le fait que le tuyau n'est pas en gallium, la température autour n'est pas de -190, l'atmosphère ne se compose pas de gaz explosif, ou vous n'êtes pas réincarné en tamia.



Pour résoudre un problème de quelque manière que ce soit proche des conditions réelles, vous avez besoin d'un équipement très sérieux. Au fait, vous ne savez probablement pas comment travailler avec.



Comme dans tous les problèmes de logique, les conventions sont ici simplement innombrables. Même si vous prenez le problème avec un loup, une chèvre et un chou - comment est-ce possible? Es-tu nu, debout au bord de la rivière, devant toi tout ce bien et tu as besoin de traverser? Oh oui, les rives de la rivière sont en adamantium, vous ne devineriez donc pas enterrer le chou. Dans une telle situation, toute personne normale réfléchira d'abord à la question de savoir s'il convient d'appeler un infirmier.



Nous l'avons déjà compris ci-dessus, car ce qu'une personne normale imagine avec l'expression "pipe with water", la solution thermique est pratiquement inapplicable. Du moins si vous n'avez pas accidentellement un brûleur et deux cylindres avec vous.



Cependant, plusieurs autres solutions peuvent être envisagées. En outre, non sans restrictions, mais plus largement applicable.



Option thermique, mais «inversée» - soufflez le tuyau avec du dioxyde de carbone à partir d'un extincteur et voyez comment le givre fond.



Vous pouvez mettre un diapason sur le tuyau et écouter le son à gauche et à droite. Dans le sens du mouvement fluide, le son se propagera davantage. Ici, cependant, des vitesses suffisamment élevées sont nécessaires. Pour des vitesses très élevées, vous pouvez même entendre l'effet Doppler.



Les candidats particulièrement puissants peuvent simplement donner un coup de pied dans le tuyau et voir dans quelle direction la vague se désintègre plus rapidement.



Avec une force de serrage réglable, le tuyau peut être pressé pour réduire le passage et ensuite la force nécessaire pour le comprimer des deux côtés de l'étranglement peut être mesurée.



En général, il existe des solutions. Mais plutôt bizarre pour une tâche aussi simple. Et tous sont plus difficiles que l'évidence - atteindre le bout du tuyau. Dans le monde réel, des tuyaux sans fin ne se produisent pas. De plus, là où c'est important, le sens de déplacement du fluide est indiqué lors de l'installation. Et il y a même des valves pour empêcher le mouvement de retour.



Malheureusement, ces tâches ne diront rien sur le candidat. Eh bien, outre le fait qu'il adore résoudre des énigmes à loisir.