Норма жесткости воды для питья: общий показатель ppm, гост, питьевой норматив

Как определить жесткость воды в домашних условиях подручными средствами?

• Более простым способом можно определить жесткость воды при помощи обычного мыла. Этот показатель весьма приблизительный, но он быстро показывает, если вещь в мыльном растворе плохо мылится, а при смывании покрывается хлопьевидным налетом, значит вода жесткая! А чем мягче вода, тем лучше пена.
• Также хорошим тестом на жесткость воды является крупнолистовой чай (именно листовой, а не гранулированный), который при заваривании в жесткой воде получается мутным, с темным цветом и имеет неприятный привкус – сказывается влияние большого количества солей в воде. К тому же, пенка на поверхности чая – это тоже сигнал о жесткости. Обычно она появляется после несколько часов.
• Накипь на чайнике, стиральной машинке, тех же трубах и кранах — жесткая вода будет постоянно и очень быстро создать налет, который будет разъедать эмаль.
• Можно капнуть на стекло или зеркало каплю воды. Наличие любого белого или желтого налета укажет на повышенную жесткость.
• Изобилие солей препятствует развариванию картофельных и мясных блюд.
• И, как последний простой совет, попробуйте воду на вкус. Прокипятите воды, желательно около 5 минут. После охлаждения попробуйте:
  • Сладкий вкус – много гипса
  • Горький – кристаллов магния
  • А терпкий – изобилие железа

Самое простое определение

Какая должна быть вода

Какая должна быть вода для питья и бытовых нужд? Классификация единиц измерения жесткости весьма разноплановая. Часто можно увидеть обозначение в миллимолях на литр, принятое на постсоветском пространстве. Миллимолем называют единицу объема соли жесткости на литр воды. Единицей измерения жесткости воды за границей является градус жесткости. Основные категории обозначения:

• ppm (мг/литр) CaCO3;
• DH – Германия (1 dH=17,8 ppm);
• F – Франция (1 f =10 ppm);
• A – Америка (1A=50,05 ppm);
• Clarc – Великобритания (1 Clarc=14,3 ppm);
• мг-экв/л (1 мг-экв/л =50,05 ppm).

Классификация жесткости

Как рассчитать жесткость воды? Один мг-экв/л – это 20,04 миллиграмм Ca2+ или 12,16 миллиграмм Mg2+ на литр. Норма жесткости – 1,0–2,0 мг-экв/л. Водопроводная вода имеет жесткость от 1,5 до 5 мг-экв/л, что зависит от водозабора и не требует корректировки. Централизованный источник водоснабжения обязан выдавать питьевую воду с нормальной жесткостью – до 7 мг-экв/литр (в исключительных случаях – не более 10 мг-экв/литр).

После 2005 года Россия применяет новый национальный стандарт, определяющий параметры известковости. Для измерения содержания солей используется «градус жесткости» – °Ж, который равняется 1 мг-экв/литр. Формула общего показателя °Ж – H общая = H карбонатная + H некарбонатная. В соответствии с этим коэффициентом шкала степени мягкости подразделяется на несколько категорий:

• сверхжесткая – свыше 12 мг-экв/л;
• жесткая – более 10 °Ж (от 8 до 12 мг-экв/л);
• средняя – от 2 до 10 °Ж (от 4 до 8 мг-экв/л);
• мягкая – до 2 °Ж (до 4 мг-экв/л);
• очень мягкая (до 1,5 мг-экв/л).

Характеристика воды высокого качества

Какая должна быть вода? Характеристика высококачественной питьевой воды по нормативным требованиям:

• органолептические характеристики: прозрачность, отсутствие запаха, приятный вкус;
• pH = 7–7,5, жесткость не превышает значение 7 ммоль/л, что является средним уровнем. Допускается небольшое ощелачивание воды, но не окисление;
• общее число минералов не выше 1 г/л, вода является слабоминерализованной;
• отсутствие вредных веществ или концентрация в пределах десятых-сотых долей ПДК;
• отсутствие вирусов, бактерий, грибков.

Даже средний параметр жесткости по стандарту, равняющийся 4–5 °Ж, уже доставляет неприятности в виде налета извести на мойке, накипи на чайнике, белесых разводов на посуде, забитого аэратора водопроводного крана.

Способы измерения жесткости

Как измеряется жесткость воды? Степень жесткости следует знать не только в отношении питьевой воды. Аквариумисты сталкиваются с необходимостью создания определенной минерализации водной среды для разведения рыб. Выращивание комнатных растений также требует информированности о показателе жесткости.

Оборудование для очистки невозможно подобрать правильно без понимания результатов анализа. Самым точным измерением является лабораторный анализ, сделанный в Санэпидемстанции. Фиксирование степени минерализации производится тремя основными методами:

• химическим;
• комплексонометрическим (определение карбонатной и временной жесткости);
• атомной спектрометрии.

Все приборы диагностирования, от бытовых до профессиональных лабораторных, позволяют осуществлять контроль над составом и уровнем загрязнения. Анализ питьевой воды осуществляется не только стационарно, но и непосредственно на точке забора.

Жесткая вода — как смягчить

Вы можете выбрать автоматический смягчитель воды для очистки воды, поступающей в систему отопления и горячего водоснабжения, и установленных в ней устройств . Смягчитель позволяет очень точно установить параметры воды, которая из него вытекает.

ЭТО ИНТЕРЕСНО: Красивая ванная комната: современная и элегантная

Пластификатор состоит из колонки, заполненной под давлением с подход щим связующей жидкости — ионообменной смолой. Смола содержит ионы натрия (нейтральные для установок), которые обмениваются жесткими и ионами кальция и магния при протекании жесткой воды. После насыщения кровати ее промывают раствором воды и поваренной соли. Во время полоскания ионы кальция и магния вымываются из слоя, они заменяются ионами натрия. Промывочная вода направляется в канализацию.

Автоматический умягчитель воды требует подключения к канализации, а также проводки поблизости. Работа устройства контролируется головкой — в зависимости от типа она может начать процесс полоскания после пропускания определенного объема воды или по истечении определенного времени.

Тип выбирается на основании анализа воды — необходимо проверить не только показатель жесткости, но и другие факторы, которые могут повлиять на метод очистки воды. Например, когда железо и марганец значительно превышают допустимые значения, они могут препятствовать ионному обмену, и может потребоваться отрегулировать железо и водный марганец перед смягчением.

Для смягчения воды также разработаны магниты . Это небольшие устройства, установленные непосредственно на установке. Они не изменяют химический состав воды, а лишь превращают форму карбонатов, присутствующих в воде, в грязный ил вместо твердого камня, оседающего на внутренних стенках труб.

У них столько же противников, сколько и последователей. Нет достоверных исследований, подтверждающих эффективность их работы.

Что это такое?

Под жесткостью воды понимается содержание в ней солей щелочноземельных металлов, которые иногда называют «соли жесткости» — это, главным образом, кальций и магний. На показатель жесткости влияют также бериллий, барий, стронций, радий и унбинилий. Соответственно, большое количество растворенных солей делают воду жесткой, а маленькое — мягкой.

Для экосистемы аквариума жесткость даже более важна, чем кислотность. Ее роль трудно переоценить:

• Соли магния и кальция участвуют в построении скелета рыб;
• От их количества зависит прочность и твердость панциря ракообразных и моллюсков;
• От жесткости зависит развитие половых органов;
• Обеспечивает нормальный рост растений и усвоение ими питательных элементов.

Нужно учитывать, что, во-первых, разным видам растений и животных требуется разный уровень жесткости. Во-вторых, отдельные живые организмы усваивают кальций, поэтому со временем его количество снижается, и нужно поддерживать его на одном (или приближенном) уровне.

Оптимальный уровень жесткости воды в аквариуме должен примерно соответствовать этому же показателю природных мест обитания каждого конкретного вида.

Общие сведения

Механическая жёсткость является одним из важных факторов, определяющих работоспособность конструкции и имеет такое же, а иногда и большее значение для обеспечения её надёжности, как и прочность. Конструкция может быть прочной, но не жёсткой, поскольку значительные деформации могут привести к появлению опасных с точки зрения прочности напряжений.

Недостаточная жёсткость и связанные с ней повышенные деформации могут вызвать потерю работоспособности конструкции по различным причинам. Повышенные деформации могут нарушить равномерность распределения нагрузки и вызвать их концентрацию на отдельных участках, создавая высокие местные напряжения, что может привести к разрушению. Недостаточная жёсткость корпусных деталей нарушает взаимодействие размещенных в них механизмов, вызывая повышенное трение и износ в кинематических парах, появление вибраций. Недостаточная жёсткость валов и опор зубчатых передач изменяет нормальное зацепление колес, что приводит к быстрому усталостному выкрашиванию и износу их рабочих поверхностей. Кроме того, увеличиваются углы перекосов подшипников, уменьшается их долговечность, а в отдельных случаях даже недостаточная жёсткость приводит к быстрому разрушению. В технологических машинах, выполняющих точные операции, недостаточная жёсткость системы «станок — инструмент — устройство — деталь» не позволяет получить размеры с заданной точностью.

Механическая жесткость и упругие свойства материала

Между модулем упругости материала и жёсткостью детали, изготовленной из этого материала есть существенная разница. Модуль упругости — это свойство материала; механическая жёсткость — это свойство конструкции или её компонента, а следовательно, она зависит не только от материала, из которого он изготовлен, но и от геометрических размеров, которые описывают этот компонент. То есть модуль упругости — это интенсивная величина (не зависит от размеров объекта), характеризующий материал; с другой стороны, механическая жёсткость — это экстенсивная характеристика (зависимая от размеров) твердого тела, которая зависит как от материала, так и от его характерных геометрических размеров, формы и граничных условий.

Например, для элемента в виде бруса, испытывающего растяжения или сжатия, коэффициент осевой жёсткости равен:

k=F⋅EL,{\displaystyle k={\frac {F\cdot E}{L}},}

где F{\displaystyle F} — площадь поперечного сечения, перпендикулярной линии приложения усилия,

E{\displaystyle E} — модуль Юнга (модуль упругости первого рода),

L{\displaystyle L} — длина элемента.

Для деформации сдвига коэффициент жёсткости:

k=G⋅Fl,{\displaystyle k={\frac {G\cdot F}{l}},}

где F{\displaystyle F} — площадь поперечного сечения в плоскости сдвига,

G{\displaystyle G} — модуль сдвига (модуль упругости второго рода) для данного материала, : l{\displaystyle l} — высота элемента смещения перпендикулярно направлению сдвига.

Для коэффициента жёсткости при кручении цилиндрического стержня:

k=G⋅JL,{\displaystyle k={\frac {G\cdot J_{0}}{L}},}

где J{\displaystyle J_{0}} — полярный момент инерции,

G{\displaystyle G} — модуль сдвига (модуль упругости второго рода) для данного материала, : L{\displaystyle L} — длина элемента.

По аналогии коэффициент жёсткости для условий чистого изгиба:

k=G⋅JxL,{\displaystyle k={\frac {G\cdot J_{x}}{L}},},

где G{\displaystyle G} — модуль сдвига (модуль упругости второго рода) для данного материала,

Jx{\displaystyle J_{x}} — осевой момент инерции,

L{\displaystyle L} — длина элемента.

Что такое сила

Сила вещества — это способность этого вещества выдерживать большую силу или давление без разрушения или пластической деформации. Пластическая деформация — это постоянная деформация или изменение формы твердого тела без разрушения под действием постоянной силы. Следовательно, термин «сила» описывает способность вещества поддерживать силу без какого-либо физического отказа.

Есть несколько разных терминов, используемых для описания силы. Все эти термины объясняют некоторые специфические физические свойства материи. Некоторые из этих терминов приведены ниже.

• Сила удара — способность вещества противостоять внезапно прикладываемой силе.
• Предел прочности — максимальное напряжение, которое может выдержать вещество без растяжения или разрушения.
• Предел текучести — минимальное напряжение, необходимое для постоянной деформации вещества
• Предел выносливости — наибольшее напряжение, которое материал может выдержать в течение заданного числа циклов без разрушения. Это также известно как выносливость.

Существуют различные типы, такие как пластичные вещества, хрупкие вещества, эластичные вещества и т. Д. Сила этих веществ варьируется в зависимости от типа вещества. Например, прочность хрупкого вещества — это способность этого вещества выдерживать приложенное напряжение без разрушения, в то время как прочность пластичного вещества — это способность этого вещества выдерживать приложенное напряжение без какой-либо пластической деформации.

Рисунок 1: Типичная кривая напряжения-деформации для пластичного материала

Приведенная выше кривая показывает кривую напряжение-деформация для пластичного материала. Пластичный материал — это вещество, которое можно растягивать в тонкие проволоки без поломок. Предел текучести дает минимальную прочность, необходимую для постоянной деформации материала в проволоку. Предельная прочность — это максимальная прочность, которую материал может выдержать при деформации.

Жесткость и качество воды

Жесткая вода изменяет вкус воды. Порог, при котором соли отрицательно влияют на вкус, для кальция равен 2 – 6 мг – экв/л, для магния гораздо ниже. Если содержание ионов этих веществ в воде находится в пределах 1.6 – 3 мг – экв/л, то вода на вкус приятная.

Человек может употреблять воду, в которой показатель жесткости достигает 10 мг – экв/л, но недолгое время, потому что употребление ионов кальция с магнием отрицательно сказывается на здоровье.

Внимание! Жесткую воду нежелательно использовать в нагревательном оборудовании. Устройства, типа бойлера, электрочайника, стиральной либо посудомоечной машины, имеют встроенный для нагрева тэн, на котором появляется известковый налет, В результате перегрева тэна, приборы выходят из строя

Устройства, типа бойлера, электрочайника, стиральной либо посудомоечной машины, имеют встроенный для нагрева тэн, на котором появляется известковый налет, В результате перегрева тэна, приборы выходят из строя.

Чтобы избавится от накипи, надо использовать сухую лимонную кислоту, растворенную в воде. Данным раствором залить устройство и прокипятить. Далее нужно промыть оборудование и можно снова пользоваться.

Жесткая вода омрачает стирку, моющие средства в такой воде обильно вспениваются. Пена откладывает налеты на элементах в моющей и стиральной машинки, что также отрицательно сказывается на работе некоторых элементов устройства.

Внимание! Чтобы исключить вредное воздействие жесткой воды на организм, устанавливают многоступенчатые фильтры воды. Методы, которые позволяют измерить жесткость воды. Для того, чтобы приборы работали долго, а организм не страдал от показателя жесткости

Уровень содержания примесей в воде надо уметь определять. Определить превышение жесткости на вкус возможно, если показатель сильно превышает норму

Методы, которые позволяют измерить жесткость воды. Для того, чтобы приборы работали долго, а организм не страдал от показателя жесткости. Уровень содержания примесей в воде надо уметь определять. Определить превышение жесткости на вкус возможно, если показатель сильно превышает норму.

Для измерения используют следующие способы:

1.Если при растворении мыла в воде, оно не пенится, значит, показатель жесткости высокий, пить такую воду нельзя.

2.Если на тэне электрического чайника за короткое время появляется накипь, значит, вода очень жесткая.

3.Наиболее точным методом считается применение специальных полосок. Метод эффективный, но требует вложения денег. Полоску опускают в проверяемую жидкость на пару секунд, и она через минуту изменит цвет. Далее цвет соотносят с данными таблицы, которая имеется в инструкции.

Способы смягчения жесткой воды

Снизить концентрацию солей можно несколькими способами, среди них наиболее эффективными являются:

• применение смягчителей;
• добавление смягчающих средств;
• обратный осмос.

Для снижения жесткости применяют смягчители, их устанавливают на внешней части водопровода. В основе этого метода лежит сила магнитного поля, которое притягивает ионы солей. Но есть недостаток — в результате влияния магнита в трубе образуются рыхлые отложения.

Устранение жесткости кипячением

Самым простым способом смягчения воды является кипячение.

Кипячение является самым простым способом снижения жесткости. Нагрев воды до +100°С заставляет карбонаты и сульфаты распадаться, соединения выпадают в виде осадка.

Для их удаления воду после кипячения отстаивают несколько часов. Чтобы долго не ждать, ее пропускают через фильтры.

Жидкость после кипячения становится мягкой, но на нагревательных элементах бытовых приборов образуется накипь. Если ее не удалять, бытовая техника выйдет из строя.

Это отнимает много времени и увеличивает расход электрической энергии.

Заморозка

Для смягчения воды часто используют заморозку. Изменение жесткости происходит постепенно, а структура жидкости не меняется.

Процесс заморозки в бытовых условиях выглядит следующим образом. Сначала воду наливают в емкость, ставят в морозилку. Когда замерзнет 75% жидкости, пробивают лед, сливают воду со дна кастрюли. Такой способ позволяет удалить все вредные соединения.

Лед тает, получается талая вода. Ее используют для приготовления еды, полива растений. В ней можно стирать вещи, сшитые из деликатных тканей.

Замораживание как способ смягчения воды.

Обработка химическими и пищевыми реагентами

Реагенты воздействуют на примеси, в результате образуется осадочная масса.

Для того чтобы убрать жесткость, используют следующие вещества:

1. Пищевая сода. Она снижает кислотность, уменьшает концентрацию солей.
2. Кальцинированная сода. Используют, если нужно умягчить воду для хозяйственных нужд. Для пищевых целей этот реагент не применяют.
3. Уксусная кислота, лимонный сок и кислота. Эти пищевые добавки относятся к натуральным, они окисляют и смягчают жидкость. Средства используют, когда нужно убрать накипь на посуде, при ополаскивании волос.
4. Синтетические реагенты.

Применение реагентов отличается эффективностью, но способ имеет ряд недостатков. Добавляя вещества, нужно знать точную дозировку. Реагенты необходимо хранить в закрытом помещении при низкой влажности.

Использование химических веществ для умягчения воды.

Снижение жесткости фильтрующими системами

Снизить жесткость можно, используя системы фильтрации. Чаще всего приобретают бытовые фильтры, но для очистки жидкости для хозяйственных нужд, когда нужны большие объемы, лучше приобрести профессиональные системы.

Фильтры-кувшины покупают, чтобы смягчить воду из колодца. Прибор представляет собой кувшин из пластика, в нижней части которого установлен угольный картридж. Кувшин мобильный, поэтому его удобно брать с собой на дачу. За 1 раз можно очистить от 1 до 4 л жидкости. Проходя через картридж, она становится более мягкой и вкусной. Менять фильтр нужно не реже 1 раза в 2 месяца.

Хорошо себя зарекомендовали ионообменные умягчители. Такое устройство состоит из 2 резервуаров. В одном из них находится смола, а в другом содержится солевой раствор. Когда вода проходит через первую емкость, происходит ее очищение от ионов магния, железа и кальция. При просачивании сквозь второй резервуар — насыщение натрием.

К смягчающим средствам относятся разные вещества.

Их выпускают в:

• таблетках;
• порошках;
• жидких формах.

Эти средства добавляют в посудомойки и стиральные машины.

Обратный осмос представляет собой систему очистки бытового назначения. Прибор состоит из нескольких картриджей, дополненных фильтрами и мембраной. Есть бак, в который набирается очищенная вода. Систему монтируют под раковиной.

В процессе из жидкости удаляются не только соли, но и хлор, частички ржавчины и песка.

Система обратного осмоса состоит из нескольких элементов, поэтому считается дорогостоящей. При выборе такого варианта очистки нужно учитывать, что 70% жидкости будет слито в канализацию. Это повлечет за собой дополнительные расходы.

Схема работы обратного осмоса.

Для того чтобы система работала правильно, давление в водопроводной сети должно быть не менее 3-3,5 атмосфер. Если оно не нагнетается, монтируют фильтр со специальным насосом.

❶ Как понизить жесткость в аквариуме :: Оборудование и аксессуары

Как понизить жесткость в аквариуме

В городском водопроводе показатель жесткости воды довольно высокий, поэтому часто аквариумисту требуется его понизить. Обитатели аквариума хорошо себя чувствуют в воде с уровнем жесткости от 3 до 15 градусов. Некоторые виды улиток не могут жить в мягкой воде, так как их раковины начинают разрушаться. Живородящие рыбки должны содержаться в воде с жесткостью около 10 градусов. Для неоновых рыбок показатель жесткости воды не должен превышать 6 градусов. Сагиттария и водяной папоротник хорошо прорастают в воде с жесткостью 10-14 градусов, а увиранда погибает даже при 5 градусах.

Инструкция

1. Не забывайте учитывать, что уровень жесткости воды меняется в зависимости от сезона. Многим известно, что кипячение хорошо уменьшает этот уровень, но относится это только к временной составляющей жесткости. В устойчивые времена года — к концу лета и к концу зимы — она возрастает, а дожди и паводки приводят к смягчению воды. Поэтому в весеннее время готовятся к нересту рыбы и начинают расти растения.

2. Отлично смягчают воду такие растения, как элодея, водоросль хара, роголистник. Их листья и стебли обычно покрыты корочкой, которая является осадком солей кальция. Растения ночью не поглощают углекислый газ, а в процессе дыхания живых существ в водоеме он накапливается в аквариуме, в результате жесткость воды повышается. Если возникнут резкие колебания уровня жесткости ночью и днем из-за наличия большого количества этих растений, это можно погубить всего за одну ночь всех животных: они просто задохнутся. Именно поэтому «цветение» воды — очень неприятное и опасное явление в аквариуме. Помните, что это может начаться в ярко освещенных аквариумах с гниющими остатками корма. Добавление дистиллированной воды поможет уменьшить постоянную составляющую жесткости воды.

3. Кроме обычного кипячения можно существует еще один метод получения воды с жесткостью, уровень которой близок к нулю. Для этого необходимо перед носиком кипящего чайника закрепить стеклянную пластинку. На ее нижнем крае установите емкость для сбора сконденсированных паров. Полученная в емкости таким образом вода будет иметь жесткость, близкую к нулевому значению.

4. Жесткость воды можно снизить простым вымораживанием. В пустую полиэтиленовую бутылку налейте 3/4 воды, закройте и положите в морозильник. Когда замерзнет около половина воды, достаньте емкость из холодильника. После этого аккуратно разрежьте бутылку и извлеките замерзшую часть воды. Этот кусочек льда, растаяв, станет водой с очень низким показателем уровня жесткости.

Очистка жесткой воды

Жесткость воды в Московской области часто превышает допустимые пределы, поэтому ее необходимо смягчать перед использованием. Средняя жесткость воды в Москве составляет 5,5 мг-экв/л, что тоже является немалым.

Полностью устранить жесткость воды может только фильтр.

Лучший способ устранения жесткости – это метод ионного обмена. Ионообменные смолы в фильтрах умягчают воду, вступая в реакцию с растворенными солями. Результатом деятельности является отдача ионов. Смолы обладают способностью к регенерации в течении нескольких лет, поэтому такие фильтры очень выгодны в использовании.

Лаборатория «ИОН» проводит анализ воды всех видов. Мы работаем более 20-ти лет и гарантируем качественное выполнение услуг. Проводим отбор проб в Москве и Московской области воды любого назначения. Гарантируем качество и 100% соблюдение сроков.

Все статьи

Формула определения жесткости

Изучаемая современными школьниками формула, как найти коэффициент жесткости пружины, представляет собой соотношение силы и величины, показывающей изменение длины пружины в зависимости от величины данного воздействия (или

равной ему по модулю силы упругости). Выглядит эта формула так: F = –kx. Из этой формулы коэффициент жесткости упругого элемента равен отношению силы упругости к изменению его длины. В международной системе единиц физических величин СИ он измеряется в ньютонах на метр (Н/м).

Другой вариант записи формулы: коэффициент Юнга

Деформация растяжения/сжатия в физике также может описываться несколько видоизмененным законом Гука. Формула включает значения относительной деформации (отношения изменения длины к ее начальному значению) и напряжения (отношения силы к площади поперечного сечения детали). Относительная деформация и напряжение по этой формуле пропорциональны, а коэффициент пропорциональности – величина, обратная модулю Юнга.

Модуль Юнга интересен тем, что определяется исключительно свойствами материала, и никак не зависит ни от формы детали, ни от ее размеров.

К примеру, модуль Юнга для ста

ли примерно равен единице с одиннадцатью нулями (единица измерения – Н/кв. м).

Смысл понятия коэффициент жесткости

Коэффициент жесткости – коэффициент пропорциональности из закона Гука. Еще он с полным правом называется коэффициентом упругости.

Фактически он показывает величину силы, которая должна быть приложена к упругому элементу, чтобы изменить его длину на единицу (в используемой системе измерений).

Значение этого параметра зависит от нескольких факторов, которыми характеризуется пружина:

• Материала, используемого при ее изготовлении.
• Формы и конструктивных особенностей.
• Геометрических размеров.

По этому показателю можно сд

елать вывод, насколько изделие устойчиво к воздействию нагрузок, то есть каким будет его сопротивление при приложении внешнего воздействия.

Особенности расчета пружин

Показывающая, как найти жесткость пружины, формула, наверное, одна из наиболее используемых современными конструкторами. Ведь применение эти упругие детали находят практически везде, то есть требуется просчитывать их поведение и выбирать те из них, которые будут идеально справляться с возложенными обязанностями.

Закон Гука весьма упрощенно показывает зависимость деформации упругой детали от прилагаемого усилия, инженерами используются более точные формулы расчета коэффициента жесткости, учитывающие все особенности происходящего процесса.

• Цилиндрическую витую пружину современная инженерия рассматривает как спираль из проволоки с круглым сечением, а ее деформация под воздействием существующих в системе сил представляется совокупностью элементарных сдвигов.
• При деформации изгиба в качестве деформации рассматривается прогиб стержня, расположенного концами на опорах.

Жесткость воды. Соли жесткости

Жесткость воды — это совокупность химических и физических свойств воды, связанных с содержанием в ней растворенных солей щелочноземельных металлов, главным образом, кальция и магния (так называемых «солей жесткости»).

Соли жесткости имеют разные свойства. Так, при нагреве воды, некоторые из них выпадают в осадок в виде накипи, а некоторые — не выпадают. По этому признаку их и начали разделять.

Соли, выпадающие в осадок, стали называть солями временной (или устранимой) жесткости, а соли, которые не выпадают в осадок при нагреве воды, солями постоянной жесткости.

Сульфаты, хлориды и нитраты магния и кальция, растворенные в воде, образуют постоянную (или некарбонатную) жесткость. Они выпадают в осадок исключительно при полном испарении воды.

Временная жесткость характеризуется присутствием в воде наряду с катионами Ca2+, Mg2+ и Fe2+ гидрокарбонатных, или бикарбонатных анионов (HCO3-).

При кипячении воды гидрокарбонаты разлагаются, образуя очень плохо растворимый карбонат кальция, углекислый газ и воду:

Общая жесткость складывается из постоянной и временной.

В данной таблице приведены основные катионы металлов, вызывающие жесткость, и главные анионы, с которыми они ассоциируются.

Катионы	Анионы
Кальций (Ca2+)	Гидрокарбонат (HCO3-)
Магний (Mg2+)	Сульфат (SO42-)
Стронций (Sr2+)	Хлорид (Cl-)
Железо (Fe2+)	Нитрат (NO3-)
Марганец (Mn2+)	Силикат (SiO32-)

На практике стронций, железо и марганец оказывают на жесткость столь небольшое влияние, что ими, как правило, пренебрегают. Алюминий (Al3+) и трехвалентное железо (Fe3+) также влияют на жесткость, но при уровнях рН, встречающихся в природных водах, их растворимость и, соответственно, «вклад» в жесткость ничтожно малы. Аналогично, не учитывается и незначительное влияние бария (Ва2+).

Жёсткость воды — происхождение

Ионы кальция (Ca2+) и магния (Mg2+), а также других щелочноземельных металлов, обуславливающих жесткость, присутствуют во всех минерализованных водах. Их источником являются природные залежи известняков, гипса и доломитов.

Ионы кальция и магния поступают в воду в результате взаимодействия растворенного диоксида углерода с минералами и при других процессах растворения и химического выветривания горных пород.

Источником этих ионов могут служить также микробиологические процессы, протекающие в почвах на площади водосбора, в донных отложениях, а также сточные воды различных предприятий.

Обычно в маломинерализованных водах преобладает (до 70%-80%) жесткость, обусловленная ионами кальция (хотя в отдельных редких случаях магниевая жесткость может достигать 50-60%).

С увеличением степени минерализации воды содержание ионов кальция (Са2+) быстро падает и редко превышает 1 г/л.

В целом, жесткость поверхностных вод, как правило, меньше жесткости вод подземных. Жесткость поверхностных вод подвержена заметным сезонным колебаниям, достигая обычно наибольшего значения в конце зимы и наименьшего в период половодья, когда обильно разбавляется мягкой дождевой и талой водой. Морская и океанская вода имеют очень высокую жесткость (десятки и сотни мг-экв/дм3).

Жесткость воды — единицы измерения

С 1 января 2014 года в России введен межгосударственный стандарт ГОСТ 31865-2012 «Вода. Единица жесткости». По новому ГОСТу жесткость выражается в градусах жесткости (°Ж).

1 °Ж соответствует концентрации щелочноземельного элемента, численно равной 1/2 его миллимоля на литр (1 °Ж = 1 мг-экв/л). В разных странах использовались (иногда используются до сих пор) различные внесистемные единицы — градусы жёсткости.

За рубежом приняты другие единицы измерения жесткости воды, соотношение этих единиц представлено ниже:

1°Ж = 20,04 мг Ca2+ или 12,15 Mg2+ в 1 дм3 воды;
1°DH = 10 мг CaO в 1 дм3 воды;
1°Clark = 10 мг CaCO3 в 0,7 дм3 воды;
1°F = 10 мг CaCO3 в 1 дм3 воды;
1 ppm = 1 мг CaCO3 в 1 дм3 воды.

Численные значения жесткости измеренные в мг-экв/л, моль/м3, и °Ж, несмотря на различия в обозначении, равны между собой.

По значению общей жесткости природные воды делят на группы:

• очень мягкая вода (0–1,5 мг-экв/л)
• мягкая вода (1,5–4 мг-экв/л)
• вода средней жесткости (4–8 мг-экв/л)
• жесткая вода (8–12 мг-экв/л)
• очень жесткая вода (более 12 мг-экв/л).

Нормативные требования и рекомендации

Рекомендации всемирной организации здравоохранения (ВОЗ) для питьевой воды:
кальций – 20-80 мг/л; магний – 10-30 мг/л. Для жесткости какой-либо рекомендуемой величины не предлагается.