VLASTNOSTI KAPALIN. Část 2. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Podobné dokumenty
Úvod. K141 HYAR Úvod 0

1141 HYA (Hydraulika)

ČVUT v Praze Fakulta stavební Katedra Technických zařízení budov. Modelování termohydraulických jevů 3.hodina. Hydraulika. Ing. Michal Kabrhel, Ph.D.

Vlastnosti kapalin. Povrchová vrstva kapaliny

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Termika - 2. ročník

Základem molekulové fyziky je kinetická teorie látek. Vychází ze tří pouček:

Mechanika kontinua. Mechanika elastických těles Mechanika kapalin

BIOMECHANIKA. Studijní program, obor: Tělesná výchovy a sport Vyučující: PhDr. Martin Škopek, Ph.D.

STRUKTURA A VLASTNOSTI KAPALIN

4. Kolmou tlakovou sílu působící v kapalině na libovolně orientovanou plochu S vyjádříme jako

PROCESY V TECHNICE BUDOV 2

Mechanika tekutin. Tekutiny = plyny a kapaliny

Počítačová dynamika tekutin (CFD) Základní rovnice. - laminární tok -

Operační program Vzdělávání pro konkurenceschopnost Název projektu: Inovace magisterského studijního programu Fakulty ekonomiky a managementu

Hydromechanické procesy Fyzikální vlastnosti tekutin

Mechanika tekutin je nauka o rovnováze a makroskopickém pohybu tekutin a o jejich působení na tělesa do ní ponořená či jí obtékaná.

Teoretické otázky z hydromechaniky

MECHANIKA KAPALIN A PLYNŮ. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Mechanika - 1. ročník

KAPALINY. Mgr. Jan Ptáčník - GJVJ - Fyzika - Sekunda

6. Mechanika kapalin a plynů

Mechanika tekutin. Hydrostatika Hydrodynamika

Struktura a vlastnosti kapalin

Základní pojmy a jednotky

Mezi krystalické látky nepatří: a) asfalt b) křemík c) pryskyřice d) polvinylchlorid

2 Jevy na rozhraní Kapilární tlak Kapilární jevy Objemová roztažnost kapalin 7

ÚVOD DO TERMODYNAMIKY

Připravil: Roman Pavlačka, Markéta Sekaninová Hydrostatika

Fyzikální vlastnosti tekutin. M. Jahoda

Termomechanika 9. přednáška Doc. Dr. RNDr. Miroslav Holeček

34_Mechanické vlastnosti kapalin... 2 Pascalův zákon _Tlak - příklady _Hydraulické stroje _PL: Hydraulické stroje - řešení...

Hydromechanické procesy Hydrostatika

Příloha-výpočet motoru

BIOMECHANIKA DYNAMIKA NEWTONOVY POHYBOVÉ ZÁKONY, VNITŘNÍ A VNĚJŠÍ SÍLY ČASOVÝ A DRÁHOVÝ ÚČINEK SÍLY

4. V jednom krychlovém metru (1 m 3 ) plynu je 2, molekul. Ve dvou krychlových milimetrech (2 mm 3 ) plynu je molekul

Mechanika kapalin a plynů

3.3 Částicová stavba látky

Přehled základních fyzikálních veličin užívaných ve výpočtech v termomechanice. Autor Ing. Jan BRANDA Jazyk Čeština

Část 3. Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič, MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

Mol. fyz. a termodynamika

, Brno Připravil: Tomáš Vítěz Petr Trávníček. Úvod do předmětu

5b MĚŘENÍ VISKOZITY KAPALIN POMOCÍ PADAJÍCÍ KULIČKY

Měření povrchového napětí

Cvičení Na těleso působí napětí v rovině xy a jeho napěťový stav je popsán tenzorem napětí (

Tlak v kapalinách a plynech Vztlaková síla Prodění kapalin a plynů

Molekulová fyzika a termika:

U218 - Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. ! t 2 :! Stacionární děj, bez vnitřního zdroje, se zanedbatelnou viskózní disipací

Měření teplotní roztažnosti

1141 HYA (Hydraulika)

PŘÍKLADY Z HYDRODYNAMIKY Poznámka: Za gravitační zrychlení je ve všech příkladech dosazována přibližná hodnota 10 m.s -2.

CVIČENÍ č. 10 VĚTA O ZMĚNĚ TOKU HYBNOSTI

6. Jaký je výkon vařiče, který ohřeje 1 l vody o 40 C během 5 minut? Měrná tepelná kapacita vody je W)

Fyzika - Sexta, 2. ročník

Teplota jedna ze základních jednotek soustavy SI, vyjadřována je v Kelvinech (značka K) další používané stupnice: Celsiova, Fahrenheitova

DUM č. 12 v sadě. 10. Fy-1 Učební materiály do fyziky pro 2. ročník gymnázia

Základy molekulové fyziky a termodynamiky

TERMOMECHANIKA 15. Základy přenosu tepla

Molekulová fyzika a termika. Přehled základních pojmů

Autokláv reaktor pro promíchávané vícefázové reakce

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. Seminář z PHTH. 3. ročník. Fakulta strojní ČVUT v Praze

Teorie měření a regulace

VLASTNOSTI VLÁKEN. 3. Tepelné vlastnosti vláken

3.1. Newtonovy zákony jsou základní zákony klasické (Newtonovy) mechaniky

Zařízení: Rotační viskozimetr s příslušenstvím, ohřívadlo s magnetickou míchačkou, teploměr, potřebné nádoby a kapaliny (aspoň 250ml).

Dynamická viskozita oleje (Pa.s) Souřadný systém (proč)?

Fyzika, maturitní okruhy (profilová část), školní rok 2014/2015 Gymnázium INTEGRA BRNO

Vlastnosti a zkoušení materiálů. Přednáška č.4 Úvod do pružnosti a pevnosti

Ideální plyn. Stavová rovnice Děje v ideálním plynu Práce plynu, Kruhový děj, Tepelné motory

Hmotný bod - model (modelové těleso), který je na dané rozlišovací úrovni přiřazen reálnému objektu (součástce, části stroje);

ZÁKLADY STAVEBNÍ FYZIKY

U218 Ústav procesní a zpracovatelské techniky FS ČVUT v Praze. Seminář z PHTH. 3. ročník. Fakulta strojní ČVUT v Praze

Práce, energie a další mechanické veličiny

LOGO. Molekulová fyzika

I N V E S T I C E D O R O Z V O J E V Z D Ě L Á V Á N Í. = (pascal) tlak je skalár!!! F p = =

CELKOVÉ OPAKOVÁNÍ UČIVA + ZÁPIS DO ŠKOLNÍHO SEŠITU část 03 VNITŘNÍ ENERGIE, TEPLO.

Návrh: volba druhu vodiče pro dané prostředí pro dané podmínky. způsob ů uložení vodiče stanovení průřezu vodiče pro určitý výkon při daném uložení

Dynamika. Dynamis = řecké slovo síla

Fyzika kapalin. Hydrostatický tlak. ρ. (6.1) Kapaliny zachovávají stálý objem, nemají stálý tvar, jsou velmi málo stlačitelné.

Maturitní témata fyzika

Rovnice rovnováhy: ++ =0 x : =0 y : =0 =0,83

Látkové množství n poznámky 6.A GVN

LOGO. Struktura a vlastnosti kapalin

N_SFB. Stavebně fyzikální aspekty budov. Přednáška č. 3. Vysoká škola technická a ekonomická V Českých Budějovicích

102FYZB-Termomechanika

BIOMECHANIKA. 9, Energetický aspekt pohybu člověka. (Práce, energie pohybu člověka, práce pohybu člověka, zákon zachování mechanické energie, výkon)

1/6. 2. Stavová rovnice, plynová konstanta, Avogadrův zákon, kilomol plynu

Příklady z teoretické mechaniky pro domácí počítání

Termomechanika cvičení

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Termika VY_32_INOVACE_0301_0212 Teplotní roztažnost látek. Fyzika 2. ročník, učební obory Bez příloh

3 Mechanická energie Kinetická energie Potenciální energie Zákon zachování mechanické energie... 9

Praktikum I Mechanika a molekulová fyzika

Vybrané technologie povrchových úprav. Základy vakuové techniky Doc. Ing. Karel Daďourek 2006

VÝUKOVÝ MATERIÁL Ing. Yvona Bečičková Tematická oblast. Termika Číslo a název materiálu VY_32_INOVACE_0301_0220 Anotace

Rozumíme dobře Archimedovu zákonu?

5. Stavy hmoty Kapaliny a kapalné krystaly

Měření prostupu tepla

Dynamika tekutin popisuje kinematiku (pohyb částice v času a prostoru) a silové působení v tekutině.

Senzory průtoku tekutin

MOLEKULOVÁ FYZIKA A TERMODYNAMIKA

Mechanika tekutin Tekutost Nemají stálý tvar pružné při změně objemu stlačitelné Kapaliny stálý objem, málo stlačitelné volnou hladinu Plyny nemají

Termodynamika materiálů. Vztahy a přeměny různých druhů energie při termodynamických dějích podmínky nutné pro uskutečnění fázových přeměn

Transkript:

HYDROMECHANIKA LASTNOSTI KAPALIN Část 2 Literatura : Otakar Maštovský; HYDROMECHANIKA Jaromír Noskijevič; MECHANIKA TEKUTIN František Šob; HYDROMECHANIKA

lastnosti kapalin: Molekulární stavba hmoty Příklad Makroskopická částice Síly působící na element kapaliny Stavové veličiny Stlačitelnost Teplotní roztažnost iskozita Povrchové napětí Tlak nasycených par Absorbce plynů v kapalinách Konec

Molekulární stavba hmoty: zájemné silové působení dvou molekul Příklad průběhu vzájemného silového působení dvou molekul v závislosti na vzdálenosti x

Molekulární stavba hmoty: Pevné krystalické látky - zachovávají tvar a objem, mají velký odpor proti zvětšení, nebo zmenšení rozměrů, vzdálenost molekul je Xo, molekuly kmitají kolem rovnovážných poloh. Kapaliny - zachovávají objem, a tvar podle nádoby, tvoří hladinu, vzdálenost molekul, řádově stejná jako u tuhých těles, přenos tepla je složitější, chaotický pohyb pozoroval Brown. Plyny - netvoří hladinu, snadno mění objem, jsou rozpínavé, maximálně vyplňují prostor, velké vzdálenosti molekul, molekuly se pohybují velkou rychlostí všemi směry.

Makroskopická částice Makroskopická částice (elementární objem, fyzikální částice) - zahrnuje určitý počet molekul, na jedné straně dostatečně velký (N>>), ale na z druhé strany zanedbatelný vůči celkovému počtu molekul tělesa. Makroskopický systém (kontinuum) - se skládá z makroskopických částic, které zcela vyplňují zvolený objem jsou od sebe odděleny myšlenými povrchy DS.

Síly působící na kapalinu Hmotnostní síly (v případě nestlačitelné kapaliny - objemové) - závisí na hmotnosti makroskopické částice. Síly působené vnějším polem F P - tíhová síla, odstředivá síla F G m g nější pole Slíly působící na makroskopickou částici Hmotnostní setrvačné síly Plošné Setrvačná síla F S F SE m a Plošné síly F DS - jsou úměrné velikosti plochy df S T S T S d S F ds T S - vektor napětí ds

Stavové veličiny Tlak (p) - Silový účinek molekul na jednotku plochy, resp. tlak je síla působící na jednotku plochy ve směru normály. (Pa N.m -2 kg.m -.s -2.) Teplota (T) - Je to veličina intenzivní (neaditivní) stejně jako tlak a hustota nezávisí na rozměrech tělesa. Jednotka (t[ C] - stupeň Celsiův, T[ K] - stupeň Kelvinův (absolutní teplota) [ K ] t [ C ] 273, 5 T + Měrná hmotnost (hustota) (r) - Předpokládáme, že hmotnost makroskopické částice je úměrná objemu pak, dm ρ( x, y, z)d. (, y,z) Homogenní látky - r je nezávislé na poloze makroskopické částice ρ x dm d

lastnosti kapalin: Hustota Stlačitelnost Teplotní roztažnost - viz stavové veličiny - schopnost zmenšovat objem při zvýšení vnějšího tlaku - součinitel stlačitelnosti Modul stlačitelnosti - převrácená hodnota součinitele stlačitelnosti Rychlost zvuku iskozita Povrchové napětí - rychlost kterou se šíří tlakové rozruchy v daném médiu - schopnost látek zvětšovat svůj objem se vzrůstající teplotou - odpor kapaliny proti pohybu částic - s touto vlastností souvisí kapilarita Tlak nasycených par- souvisí to s kavitací Absorbce plynů - rozpouštění plynů v kapalině

Stlačitelnost: Stlačitelnost ( p) - schopnost zmenšovat objem při zvýšení vnějšího tlaku - součinitel stlačitelnosti d. d dp ( p ) 0 + p0 d ( p ) 0 + 0 p0 dp 0 ( p p ) ( δ p) 0 0δ 0 0 δ d dp 0!Pozor!

Stlačitelnost: Modlul objemové stlačitelnosti K - převrácená hodnota součinitele stlačitelnosti. K δ dp d [ Pa] Má podobný význam, jako modul pružnosti E, pro vodu je jeho hodnota K2.36 0 9 [Pa]. Mění se, jak v závislosti na teplotě, tak tlaku. Rychlost zvuku c - je to rychlost kterou se šíří tlakové vlny v mediu. m ρ. dm dρ. + ρ.d 0 K dp d ρ dp dρ c K ρ dp dρ

Teplotní roztažnost: Roztažnost ( t) - (γ) schopnost měnit objem se změnou teploty. (Předpokládáme, že děj probíhá za konstantní ho tlaku). d + dt ( t ) 0 t 0 d ( t ) 0 + 0 t 0 dt 0 ( t t ) ( + γ t) 0 + 0 γ 0 0 γ d dt 0!Pozor!

iskozita iskozita - odpor částic kapaliny při přesouvání. Tento odpor je výjádřen tečným napětím t. τ df τ ds První formulaci uvedl v roce 687 anglický fyzik Isaac Newton. Uvedl ji pro laminární proudění. τ µ dc dn iskozita - Tečné napětí, je úměrné změně rychlosti ve směru kolmém na rychlost. iskozita se dá také vysvětlit na základě kinetické teorie tekutin. Předávání hybností molekul.

iskozita Dynamická iskozita µ µ τ dv dn Pa s kg m s Kinematická viskozita ν - pro jednodušší počítání. ν µ ρ m 2 s Newtonstké kapaliny- Dynamická viskozita je konstantní (Př. oda a ostatní běžné kapaliny). nenewtonské kapaliny-iskozita není konstantní, je závislá na tečném napětí, nebo na změně rychlosti ve směru kolmém na směr rychlosti. (Př. hydrosměsi, krev, tečení plastů, různá maziva.)

Povrchové napětí Povrchové napětí - je to energie vrstvy molekul kapaliny E pn na rozhraní s jinou látkou vztažená na jednotku plochy rozhraní. σ E S pn pn J m 2 2 m kg 2 s m 2 Rozhraní kapaliny s jinou látkou se jeví jako potaženo velmi tenkou a napjatou vrstvou. Příčinou povrchového napětí jsou síly působící mezi molekulami kapaliny. N m σ F pn l N m

Povrchové napětí Účinky povrchového napětí se projeví : vzlínáním u stěn nádoby, v kapiláře stoupáním, nebo klesáním sloupce kapaliny vůči hladině, při rozprašování kapaliny - tvorba kuliček, zúžení paprsku kapaliny a jeho rozpad, tvorba bublin v kapalině - kavitace, při vytváření vln na hladině, má významný vliv na tvorbu hladinových vírů s přisáváním vzduchu, umožňuje pohyb vodoměrek po hladině.

Povrchové napětí zlínání u stěn nádoby je způsobeno tím, že na element kapaliny, který je na hladině u stěny působí tři povrchová napětí. σ T σ TK + σ K. cosϕ cos ϕ σ T σ σ K TK

Povrchové napětí Problém: Jaký je tlak v kapce vody, ve tvaru koule, vzhledem k okolnímu tlaku? p p i p e F p p.s p. π. R 2 p. π.r 2 σ.l σ.2. π.r p 2. σ R

Povrchové napětí Problém: Jakto, že kapalina v úzké trubičce - kapiláře vystoupí nad nebo pod úroveň okolní kapaliny?

Povrchové napětí O jakou výšku h tedy vystoupí, nebo klesne kapalina v kapiláře? F G L. σ.cos ϕ 2. π.r. σ. cos ϕ F G. ρ.g π.r 2.h. ρ. g π.r 2.h. ρ.g 2. π.r. σ. cos ϕ Z toho můžeme vyjádřit h h 2. σ.cos ϕ R. ρ.g

Tlak nasycených par p v Jaký bude minimální tlak nad hladinou kapaliny za konstantní teploty? Za normální teploty tedy při T20 C je p v 700 Pa v

Absorbce plynů v kapalinách Objem plynu který může kapalina o objemu k pojmout záleží pouze na teplotě. Podmínka! Kapalina nesmí s plynem chemicky reagovat. Rozpustnost plynu v kapalině α k Přepočet objemu vzduchu na teplotu t0 C. Gay-Lussacův vztah: 0 t ) 0 + γ(t Absorbční součinitel: α 0 k k + γt α + γt

Příklad: Zadání: álcová nádrž na zásobu pitné vody je naplněna vodou a uzavřena. ( Dm, H3m) nejvyšším místě nádrže je umístěn tlakoměr a teploměr. Hodnoty na tlakoměru a teploměru byly v ranních hodinách p p a 0,MPa, t 2 C. Nádrž byla vystavena slunečnímu záření a odpoledne stoupla teplota vody na t 230 C. Určete o kolik se změnil tlak v nádobě. lastnosti vody: modul objemové pružnosti K2,36.0 9 Pa součinitel teplotní roztažnosti pro rozsahy (0-20) C g,503. 0-4 K - (20-30) C g2,57. 0-4 K - Zanedbejte poddajnost nádoby.

Řešení: Celý proces probíhající současně, rozdělíme do následujících kroků: Počáteční stav: Ohřev za konstantního tlaku na teplotu t 2 (kvůli součiniteli teplotní roztažnosti): Ohřev za konstantního tlaku na teplotu t 2 : Stlačení za konstantní teploty na tlak p 2 : Objem: Tlak: p p p p 2 Teplota: t t 2 t 2 t 2