In welche Richtung fließt das Wasser?

Der Artikel vom Freitag über die Kollision einer Interviewaufgabe mit der realen Welt.



Es gibt ein ziemlich bekanntes Problem - vor Ihnen befindet sich ein Metallrohr, in dem Wasser fließt. Wie kann man feststellen, in welche Richtung es fließt? Es kann immer noch in Interviews nach Ihnen gefragt werden.



Viele Probleme mit ungenauer Formulierung wurden bereits behoben. Lassen Sie uns herausfinden, was mit dieser Pfeife nicht stimmt.



Die erwartete Lösung besteht darin, das Rohr zu erwärmen und zu sehen, in welche Richtung sich die Wärme ausbreitet. Aber hier gibt es viele zusätzliche Nuancen. In der Regel wird davon ausgegangen, dass sie mit einem Gasbrenner heizen. Es gab sogar eine Einschränkung, dass Sie jeden Gegenstand im Wert von bis zu hundert Rubel haben können, was das Problem auf diese Weise praktisch unlösbar macht, aber dazu später mehr.



Zunächst müssen Sie sicherstellen, dass die Wassertemperatur niedrig genug ist, um berührt zu werden. Genauer gesagt, damit Sie den Unterschied zwischen "sehr heiß" und "sehr, sehr heiß" verstehen können. Es ist schwer sicher zu sagen, aber es ist unwahrscheinlich, dass es höher als 50 Grad Celsius ist.



Zweitens müssen Sie sicherstellen, dass das Wasser mit einer Geschwindigkeit fließt, die viel größer ist als die Wärmeausbreitungsrate im Wasser. Beispielsweise ist es bei einer Durchflussrate von 1 mm / s unwahrscheinlich, dass Sie verstehen, wohin sich das Wasser bewegt oder ob es sich überhaupt bewegt.



Drittens müssen Sie sicherstellen, dass das Wasser nicht mit zu hoher Geschwindigkeit fließt. Andernfalls hat sie einfach keine Zeit, sich genug aufzuwärmen.



Die Temperaturempfindlichkeit des Menschen gegenüber Temperaturunterschieden beträgt ungefähr ein Grad. Basierend auf der Wärmekapazität von Wasser ~ 4,2 kJ / kg erhalten wir, dass wir pro Gramm fließendes Wasser im Bereich von 4,2 Joule übertragen müssen, um den Temperaturunterschied spüren zu können.



Angenommen, durch Erhitzen des Rohrs mit einem Brenner übertragen wir etwa die Hälfte der Wärme des brennbaren Brennstoffs auf das Rohr. Dies ist eine ziemlich großzügige Annahme, zum Beispiel haben gute Gaskessel einen Wirkungsgrad im Bereich von 95%.



Die Durchflussmenge in einer herkömmlichen Kaltwasserversorgung beträgt ca. 1 m / s. Für ein gewöhnliches 1/2-Zoll-Rohr, beispielsweise in einem Badezimmer, ergibt sich eine Durchflussrate von etwa 200 g / s. Wir werden uns auf diese Zahlen stützen, um eine Vorstellung davon zu erhalten, wie groß das Rohr sein sollte, damit wir bei der üblichen Durchflussrate seine Richtung bestimmen können.



Lass uns mit den Trumpfkarten gehen. Angenommen, Sie haben einen guten Schweißbrenner, Acetylen und Sauerstoff, um das Problem zu lösen. Der Brennerverbrauch beträgt ca. ein Kilogramm Acetylen pro Stunde, die Verbrennungswärme ca. 50 MJ / kg. Dementsprechend erhalten wir ungefähr 13888 J pro Sekunde, unter Berücksichtigung des geringen Wirkungsgrads des Rohrs werden ungefähr 7000 von ihnen übertragen. Grundsätzlich können Sie ein Rohr mit einem Durchgang von 1,7 kg Wasser pro Sekunde um einen Grad erwärmen.



Nun ... Die Lösung scheint zu funktionieren. Aber seien wir ehrlich, die meisten Programmierer hatten noch nie ein Schweißgerät in der Hand. Ein Blick auf die Architektur einiger Anwendungen ist das Beste. Angenommen, ein herkömmlicher Gasbrenner mit einer austauschbaren Flasche, wie er zum Anzünden von Wasserpfeifen verwendet wird, wird als Heizvorrichtung verwendet. Der Gasverbrauch beträgt ca. 100 g / h. Zur Vereinfachung der Berechnung nehmen wir die gleiche Verbrennungswärme von Propan, dh 50 MJ. Wir können 700 J pro Sekunde erreichen. Dies reicht aus, um 170 Gramm Wasser zu erhitzen.



Es sieht nicht mehr so ​​vielversprechend aus. Wenn ein Schlauch am anderen Ende dieses mysteriösen Rohrs angebracht wird und meine Großmutter Tomaten daraus schüttet, dh der Flüssigkeitsfluss durch das Rohr praktisch unbegrenzt ist, können wir die Richtung des Flusses nicht mehr verstehen. Oma muss den Schlauch leicht mit dem Finger einklemmen, damit die Aufgabe lösbar wird.



Im Allgemeinen implizierte die Bedingung, dass ein intelligenter Antragsteller ein Feuerzeug nehmen und das Rohr heizen würde. Ich konnte nirgendwo Gasverbrauchsraten für Feuerzeuge finden. Wahrscheinlich ist es niemandem in den Sinn gekommen, solche Änderungen vorzunehmen.



Nehmen wir die Daten zu Gaslötkolben. Auf jeden Fall ist dies ein leistungsfähigeres Gerät als ein Feuerzeug, aber nehmen wir diese Zahlen zur Berechnung. Ein gasbefeuerter Lötkolben verbraucht ungefähr 20 ml / Stunde, das sind ungefähr 10 g / Stunde. Dies bedeutet, dass wir mit seiner Hilfe etwa 17 Gramm Wasser pro Sekunde um ein Grad erwärmen können.



17 g / s sind sehr wenig. Für einen solchen Durchfluss muss ein sehr bescheidener Verbraucher, beispielsweise eine Sodamaschine, an das Rohr angeschlossen werden. Darüber hinaus ist dies nicht die gleiche Maschine wie in einem Einkaufszentrum - fünf Sekunden und ein halbes Liter Glas sind fertig. Es ist eine Maschine, die sehr langsam ein Glas einschenkt, mit einer Feierlichkeit, die dem Anlass angemessen ist.



Zusammenfassend sollte das Problem wie folgt gestellt werden:



Sie befinden sich in einem endlosen Feld. Hier ist ein Metallrohr nicht mehr als ein Standard-Sanitärrohr. Wasser fließt darin, Temperaturen nicht höher als 50 Grad Celsius, mit einer Geschwindigkeit von nicht mehr als 1 m / s und nicht weniger als 1 mm / s. Sie können den Anfang und das Ende dieser Pipe nicht erreichen. Welchen Gegenstand benötigen Sie, um die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit zu bestimmen?



Klingt ziemlich albern. Und wir haben auch absolut dumme Klarstellungen weggelassen, wie die Tatsache, dass das Rohr nicht aus Gallium besteht, die Temperatur nicht -190 beträgt, die Atmosphäre nicht aus explosivem Gas besteht oder Sie nicht zu einem Chipmunk wiedergeboren werden.



Um ein Problem in einer Weise zu lösen, die den tatsächlichen Bedingungen nahe kommt, benötigen Sie eine sehr ernsthafte Ausrüstung. Übrigens wissen Sie wahrscheinlich nicht, wie Sie damit arbeiten sollen.



Wie bei allen logischen Problemen sind die Konventionen hier einfach unzählig. Auch wenn Sie das Problem mit einem Wolf, einer Ziege und einem Kohl haben - wie ist das überhaupt möglich? Bist du nackt, am Ufer des Flusses stehend, vor dir so gut und musst du überqueren? Oh ja, die Ufer des Flusses bestehen aus Adamantium, also würden Sie nicht raten, Kohl zu begraben. In einer solchen Situation wird jeder normale Mensch zunächst darüber nachdenken, ob er einen Ordnungshüter anrufen soll.



Wir haben bereits oben geschätzt, dass für das, was sich ein normaler Mensch mit dem Ausdruck "Rohr mit Wasser" vorstellt, die thermische Lösung praktisch nicht anwendbar ist. Zumindest wenn Sie nicht versehentlich einen Brenner und zwei Zylinder dabei haben.



Es können jedoch mehrere andere Lösungen in Betracht gezogen werden. Auch nicht ohne Einschränkungen, aber breiter anwendbar.



Thermische, aber "umgekehrte" Option - blasen Sie das Rohr mit Kohlendioxid aus einem Feuerlöscher und sehen Sie, wie der Frost schmilzt.



Sie können eine Stimmgabel auf die Pfeife legen und den Klang links und rechts hören. In Richtung der Flüssigkeitsbewegung wird sich der Schall weiter ausbreiten. Hier werden jedoch ausreichend hohe Geschwindigkeiten benötigt. Bei sehr hohen Geschwindigkeiten können Sie sogar den Doppler-Effekt hören.



Besonders starke Kandidaten können einfach auf die Pfeife treten und sehen, in welche Richtung die Welle schneller abfällt.



Mit einer einstellbaren Klemmkraft kann das Rohr zusammengedrückt werden, um den Durchgang zu verringern, und dann kann die Kraft gemessen werden, die erforderlich ist, um es auf beiden Seiten der Verengung zusammenzudrücken.



Im Allgemeinen gibt es Lösungen. Aber eher bizarr für eine so einfache Aufgabe. Und sie sind alle schwieriger als das Offensichtliche - das Ende der Leitung zu erreichen. In der realen Welt treten keine endlosen Rohre auf. Wo es wichtig ist, wird außerdem die Bewegungsrichtung der Flüssigkeit während der Installation angezeigt. Und es gibt sogar Ventile, die eine Rückbewegung verhindern.



Leider sagen solche Aufgaben nichts über den Kandidaten aus. Nun, abgesehen von der Tatsache, dass er es liebt, Rätsel in seiner Freizeit zu lösen.