сопротивление воздуха изменению объема при сжатии и разряжении

Упругость воздуха это свойство, при котором воздух сопротивляется изменению своего объема при сжатии, разряжении, изменении температуры или давления. Упругость в широком смысле это мера сжимаемости и разжимаемости материи. Упругость воздуха подобна упругости пружины, которая сопротивляется внешней силе ее сжать или растянуть за исключением того что воздух сопротивляется в замкнутом объеме. 

Возьмем велосипедный насос и закроем патрубок. Нажмем на ручку насоса она надавит поршень, воздух внутри сожмется, давление станет выше атмосферного, отпустим поршень и видим как поршень возвращается обратно, потому что сжатый воздух стремится прийти к начальному объему. Следовательно воздух сопротивляется сжатию.

Возьмем велосипедный насос, нажмем на ручку насоса она надавит поршень и выдавит весь воздух внутри. Заткнем патрубок. Вытянем поршень, внутри насоса будет создано разряжение, вакуум, давление станет ниже атмосферного, отпустим поршень и видим как поршень возвращается обратно, потому что разряженный воздух стремится прийти к начальному объему. Следовательно воздух сопротивляется разряжению.

Таким образом воздух сопротивляется изменению своего объема при сжатии и разряжении благодаря свойству упругости. 

Воздух можно сжать, то есть уменьшить  объем емкости в которой он заключен при приложении давления выше атмосферного. Если высокое давление убрать, воздух расширится до первоначального объема, благодаря своей упругости.

Воздух можно разрядить (расширить), то есть увеличить объем емкости в которой он заключен при приложении давления ниже атмосферного (вакуума). Если низкое давление убрать, воздух сожмется до первоначального объема, благодаря своей упругости.

Накачивая воздух в шарик мы говорим «расширяется шарик», понимая, что расширяется только объем оболочки самого шарика, а сам воздух при этом не расширяется, а наоборот сжимается из-за упругости оболочки. Однако откачивая воздух из баллона, мы говорим «воздух расширяется», понимая, что объем баллона остается постоянным, а меняется только объем самого воздуха. В случае с надуванием шарика мы говорим «расширяется шарик», а в случае когда мы откачиваем воздух из баллона, уже расширяется сам воздух. Чтобы исключить эту путаницу достаточно понять, что когда говорят «расширение воздуха» под этим понимается его разряжение.

Упругость воздуха характеризует свойство воздуха сохранять свой объем при действии и после прекращения действия сил, вызвавших изменение этого объема.

При повышении давления выше атмосферного воздух сжимается, нагревается и сопротивляется сжатию.

При понижении давления ниже атмосферного воздух разряжается, охлаждается и сопротивляется разряжению.

Мы откачали из баллона воздух, создав глубокий и холодный вакуум, открыли вентиль, какой процесс начал происходить ?

Относительно разряженной среды внутри баллона, вакуум начал засасывать внешний воздух атмосферы выравнивая равновесие;

Относительно внешней атмосферы сама атмосфера начинает заталкивать воздух внутрь баллона выравнивая равновесие;

Все два высказывания абсолютно верные, разница лишь в том, относительно чего описывать наш происходящий процесс.

Все насосы и гидравлические системы работают по одному и тому же принципу и благодаря уникальному свойству воздуха упругости — сопротивляться изменению своего объема при сжатии и разряжении.

Принцип действия воздушного поршневого насоса заключается в том, что поршень, совершая периодические движения «туда сюда», создает в цилиндре попеременно низкое и высокое давление, а специальный клапан золотник (ниппель) позволяет воздуху двигаться только в одном направлении.

Воздушный клапан — золотник (ниппель) это элемент, через который воздух может двигаться только в одном направлении, а в обратном направлении движение воздуха герметично блокируется. В системах жизнеобеспечения будущего, когда планета станет непригодной для дальнейшего издевательства, Вы его будете делать из золота, поэтому он и называется «золотник». 

На картинке показан принцип действия поршневого воздушного насоса в вакуумном режиме работы с двумя перевернутыми клапанами (ниппелями). 

В первом полупериоде поршень движется вверх, правый клапан закрывается, воздух внутри насоса сжимается и открывает левый клапан и воздух выходит в атмосферу;

Во втором полупериоде поршень движется вниз, левый клапан закрывается, воздух разряжается и открывает правый клапан и воздух откачивается из емкости; 

В зависимости от того какой клапан мы будем «нагружать», насос будет создавать давление выше атмосферного или давление ниже атмосферного. Если подключение произведено к правому клапану как показано на картинке, насос будет создавать в емкости разряжение, если нагрузить левый клапан, насос будет наоборот нагнетающим. Как видно из схемы нижний объем воздуха не участвует в процессе, а бесполезно входит и выходит (замечательно выходит) в атмосферу. Если мы задействуем его, у нас получится насос с четырьмя клапанами:

Теперь воздух будет откачиваться из емкости и при движении поршня вверх и при движении поршня вниз. 

Данный принцип очень легко проецируется на способ получения вакуума путем «накачивания атмосферы», когда любой насос который создает высокое давление очень легко применить для получения низкого давления используя его наоборот. 

Внутрь колбы помещаем автомобильный насос, напорный шланг соединяем с выходом наружу через патрубок. 

В металлической подставке сверлим отверстие, продеваем провод для питания компрессора, герметизируем герметиком. Чтобы ничего не сверлить можно сам аккумулятор разместить внутри самой колбы. При включении компрессора он начинает «накачивать» атмосферу, но воздух он берет из самой колбы, внутри которой понижается давление ниже атмосферного (вакуум), что мы фиксируем на вакуумметре.