A testek halmazállapota



Yüklə 43.1 Kb.
tarix22.04.2016
ölçüsü43.1 Kb.


  1. A TESTEK HALMAZÁLLAPOTA

Minden test apró, szabad szemmel nem látható részecskékből, molekulákból áll. Az anyag molekulái között az egyes halmazállapotokban más a kapcsolat.


A szilárd testek molekulái között vonzóerő működik, amely nem engedi őket egymástól eltávolodni. Ezért alakja és térfogata állandó.
A cseppfolyós halmazállapotú anyagok a folyadékok. A részecskék között igen kicsi az összetartó erő, ezért el tudnak egymástól távolodni, egymás mellett elgördülnek. Ezért a folyadékok térfogata állandó, de az alakjuk változó

Jellemzőjük, hogy az edény alakját szabad felszínt alkotva felveszik és a felszín mindig vízszintes.


A légnemű halmazállapotra az jellemző, hogy a molekulák között taszító erő működik, ezért a molekulák igyekeznek a rendelkezésre álló teret teljesen kitölteni.

Ezért a gázok alakja és térfogata nem állandó, közöttük bizonyos távolság van, ezért össze is nyomhatóak.



2. A LEVEGŐ, MINT ANYAG
A levegő gázok elegye. Egy levegő molekula átmérője 0, 000. 000. 03 m, vagyis rendkívül kicsi. A levegő földközeli rétegeiben 30 trillió molekula van egy köbméterben.

A levegő molekulái állandó rezgésben vannak, eközben egymással ütköznek, így egymásra rugalmas taszító erőt gyakorolnak. Ez a gáznemű anyagok egyik fontos tulajdonsága : állandó terjeszkedési hajlamuk van, a molekulák látszólag ellenállás nélkül mozognak egymás mellett.


A vitorlázó gépek kis sebességei mellett teljesen összenyomhatatlannak tekinthetjük a levegőt, vagyis a folyadékokra vonatkozó törvényszerűségeket a levegőre is vonatkoztathatjuk.
A kívülről rá gyakorolt nyomás minden irányba egyenletesen terjed a levegőben / Pascal törvény /.



  1. A LEVEGŐ NYOMÁSA ÉS MÉRÉSE

A Földet körülvevő levegő nehézségi erő hatása alatt álló részecskékből áll. A Föld felszínét tehát a teljes levegőburok súlya terheli.


A levegőnek a Föld egy négyzetméterére jutó súlyát nevezzük p – sztatikus nyomásnak.

Ez a nyomás a magasság növekedésével csökken. Vagyis a levegő nyomása fordítottan arányos a tengerszint felett mért magassággal.

A Földet körülvevő levegő nehézségi erő hatása alatt álló részecskékből áll. A Föld felszínét tehát a teljes levegőburok súlya terheli.

1643-ban Torricellinek sikerült elsőként a légnyomást megmérni.

A kísérlet leírása : 1 m hosszúságú üvegcsövet higannyal töltött meg, majd a cső száját elzárva, higannyal töltött, felül nyitott tálba fordította. A higany egy bizonyos szintre lesüllyedt, és ott állandó magasságba maradt.

Ez a magasság, a tengerszinten 760 Hgmm. Ez a higanyoszlop tartott egyensúlyt a tálban lévő higany felületére ható légköri nyomással.

Természetesen a higanyoszlop magassága függ a hőmérséklettől is, mert melegben kitágul, hidegben összehúzódik. Ezért a megállapodás az, hogy a 0° -os higanyoszlop magasságát vesszük alapul.
A 0° -os hőmérsékletre átszámított barométer állást 0° -ra redukált barométer állásnak nevezzük.
A tengerszínten :
1 atm = 101340 Pa = 1, 0134 bar = 760 torr = 1,033 at = 1,033 kp/cm²
1 at = 736 Hgmm = 0,98 bar = 10330 mm vízoszlop.
at - technikai atmoszféra

atm - fizikai atmoszféra


1 kp az az erő, amely 1 kg tömegű testet 9,81 m/s² gyorsulással mozgat.
A légnyomás nagyságát az időjárás is befolyásolja, de a tengerszintre vonatkoztatva egyezményesen az átlagos értékkel számolunk : p = 101. 325 Pa
A légnyomásmérők másik csoportja a fém barométer, vagy aneroid.
A légnyomás folyamatos feljegyzésére szolgál a szintén szelencés műszer a barográf.
Torricelli cső U csöves nyomásmérő



csúsztatható skála skála








po

Hgmm Hg h
















A légnyomás szokásos mérése az U csöves nyomásmérés. A cső egyik vége leforrasztott, a másik vége nyitott, erre hat a levegő nyomása. A szintek közötti különbség adja a levegő nyomásával egyensúlyt tartó magasságot.

Ha az üvegcső higannyal van töltve : 760 Hgmm

Ha az üvegcső vízzel van töltve : 10. 330 vízoszlop mm.




  1. A LEVEGŐ FAJSÚLYA, SŰRŰSÉGE

Az egységnyi térfogatba foglalt anyag tömegét az anyag sűrűségének nevezzük.


ρ=m / V = tömeg / térfogat  kg / m
A levegő a legkisebb sűrűségű anyagok egyike. Sűrűségének nagysága fordítva arányos a tengerszínt felett mért magassággal. A levegő sűrűsége tehát a növekvő magassággal csökken.

A tengerszinten 1, 293 kg / m

A fajsúly : γ = ρ x g N /m
A tömeg tisztán dinamikai jellemző, amely csak akkor jelentkezik, ha a test mozgásállapotában változás következik be. A test tehetetlen, és a mozgásállapot változása ellenállást fejt ki.

5. STATIKUS ÉS DINAMIKUS REPÜLÉS ALAPELVE
STATIKUS REPÜLÉS :
F

A gömb felszínére ható erők egyetlen erővel,

az F-el helyettesíthetőek.

A gömb súlya G, ha megegyezik F-el, akkor a gömb lebeg.

A lebegés feltétele : F = G


Ha a gömb belsejében a levegőnél kisebb súlyú gázt helyezünk el, akkor a léggömb könnyebb lesz az általa kiszorított levegő súlyánál, az egyensúly megszűnik az F > G-nél és a felfelé mutató erő hatására emelkedni kezd.

Az emelkedés addig tart, amíg az egyensúly helyre nem áll.


Minden folyadékba / vagy gázba / merülő testre akkora felhajtóerő hat, mint amekkora a test által kiszorított folyadék / gáz / súlya. Ez Archimédes törvénye, amely a statikus repülés alapelve.
DINAMIKUS REPÜLÉS :
A levegőnél nehezebb testeken dinamikus felhajtóerő keletkezik.

Ha a levegőben egy megfelelő alakú testet mozgatunk, akkor a felszínére ható nyomás a haladás következtében úgy változik meg, hogy eredő erőként egy felfelé ható erő keletkezik.

A repülőgép szárnyán is a körülötte lévő levegőben nyomáskülönbségek jönnek létre, így felhajtóerő keletkezik, amely nyomásváltozást a szárnynak a levegőhöz viszonyított mozgása idézi elő.

A BERNOULLI TÖRVÉNNYEL a DINAMIKUS REPÜLÉS lehetősége magyarázható.

Energia nem vész el, csak átalakul.

Nyugvó, vagy vízszintesen áramló közeg HELYZETI ENERGIÁJA arányos a STATIKUS NYOMÁSSAL.

STATIKUS NYOMÁS : p N/m² – amelyet a levegő a testnek az áramlás irányával párhuzamos falára gyakorol.
A mozgási energia a torlónyomás képében jelentkezik :
p őssz. = p + q = állandó / energia megmaradás elve /

ρ * v²


BERNOULLI EGYENLET : p össz. = p + -------- = állandó

2

Ahol : p össz - 1 m³ térfogatú levegő munkavégző képessége.



Két pontra felírva a Bernoulli egyenletet, kapjuk BERNOULLI TÖRVÉNYT.
A statikus nyomás minden irányban egyenletesen hat / Pascal törvénye / a torlónyomás és az össznyomás csak az áramlás irányával párhuzamosan észlelhető.

6. ÁRAMVONAL, ÁRAMKÉP
Mindig meg kell határozni, hogy a test mihez viszonyítva mozdul el.

Akár a test mozog a levegőben, vagy az álló test mellett mozgatjuk a levegőt, ugyan arra a végeredményre jutunk. Mindkét esetben test körüli légáramlatról beszélünk.


A kísérleteket mindig úgy végzik el, hogy az álló test körül hozzák létre a közeg mozgását.

Az áramlást füsttel, vagy a folyadék felszínére szórt könnyű porral láthatóvá tehetjük.

Ha erről hosszabb pillanatfelvételt készítünk, az a közeg mozgását követő részecskéket kis vonaldarabkák képében rögzíti.

A vonaldarabkák iránya a részecskék pillanatnyi haladásának irányát mutatják, a vonaldarabkák hossza pedig a sebességükkel arányos.








áramvonal A v m/s

Ha a tér valamely adott pontján áthaladó részecske sebessége és az áramlás iránya az áthaladás pillanatában azonos, akkor az áramlás állandósult, más szóval stacioner.


Az adott ponton áthaladó részecskék azonos pályán haladnak tovább.

A pályavonalat áramvonalnak nevezzük.

Stacioner áramlásnál a részecskék nem térnek át egyik áramvonalról a másikra, ezért az áramvonal egy képzeletbeli cső középvonalaként is felfogható.

Ez az áramcső, amely úgy is felfogható, mint egy szilárd anyagú cső, mert a cső belsejében lévő részecskék a csőfalon nem hatolnak át. A csőben lévő részecskék mozgását vizsgálhatjuk. Az áramlás együttesen áramképet alkot.

A2 >A1  v2p1









v2 m/s A2 A1 v1 m/s

p2 N/m² p1 N/m²








Folytonosság törvénye:

Ha veszünk egy csövet, megnézzük a keresztmetszetét, és lemérjük a benne áramló levegő (de lehet folyadék is) sebességét, majd ezt megismételjük különböző keresztmetszeteknél (de ugyanannál a csőnél), azt tapasztaljuk, hogy a keresztmetszet és a sebesség szorzata mindig egyenlő. Vagyis ha befogod a slag végét (csökkented a keresztmetszetet), akkor a benne áramló közeg sebessége nő (messzebbre locsolsz).




7. TORLÓNYOMÁS

­­­­­­­­m * v

A mozgási energia : E = ---------  Nm 

2
A levegő egy köbméterének tömegét sűrűségnek nevezzük. Ez a tömeg helyébe helyettesíthető.

sűrűség * sebesség

Az áramló közeg mozgási energiája = -------------------------

2

ρ * v


Képlettel felírva : q = -------- N/m 

2

Az áramló közeg mozgási energiáját / q / TORLÓNYOMÁSNAK nevezzük.



Bernouli törvénye.

A törvény úgy szól: ha a sebesség növekedik, a nyomás csökken, méghozzá úgy, hogy a szorzatuk mindig egyenlő. Régi típusú parfümfújó is ezen az elven működik, sőt a kompresszoros makettfesték-szóró is. Nagy sebességgel elfújsz egy tartály teteje fölött, akkor az kiszívja a benne lévő anyagot.


A
levegő áramlása
:

Lamináris áramlás (a). A közegrészecskék rendezetten haladnak egymás mellett anélkül, hogy a szomszédos rétegek összekeverednének.

Turbulens áramlásban (b) a közeg részecskéi rendezetlenül haladnak, és a szomszédos rétegek összekeverednek.

Örvénylő áramlásban (c) az áramlás részecskéi rendezetlenül haladnak, és szembefordulnak az áramlással. Ekkor a légellenállás ugrásszerűen megnő.


8. AZ ÖRVÉNY FOGALMA ÉS LÉTREJÖTTE
Sebességeloszlás az örvényben








Az örvény létrejöttében fontos



szerepet játszik a közeg belső

súrlódása.

Látható, hogy az áramlási képen

Az áramvonalak egy pont körül

visszafordulnak, vagy forgatagot



alkotnak.

A pont, az örvény magja.

A részecskék sebessége nem a

körmozgás törvényeit követik, hanem annál kisebb a sebes- ségük, minél távolabb vannak a magtól.

A sebesség és a nyomás közötti összefüggés értelmében nyilvánvaló, hogy ha az áramlás sebessége az örvény magjában a legnagyobb, akkor a nyomás értéke ott a legkisebb.

Az örvények keletkezése az egész áramlás mozgási energiáját csökkenti, ezért létrejöttük káros.
Legáltalánosabb megfogalmazás az

örvények keletkezésére az, amikor

valamilyen akadályt kell megkerülnie

az áramló közegnek.

Ekkor az akadály megkerülése után

az áramlás különböző sebességű két

része találkozik.

Az egymás mellett haladó részecskék

molekuláris mozgásuk következtében

egyik rétegből átjutnak a másik rétegbe.

Ekkor a sebességük különbözősége

miatt hátráltatják a mozgást.

Ennek az a következménye, hogy a

mozgó határfelületek hullámosak

lesznek, a hullámosodás következtében

nyomás különbségek keletkeznek,

és az érintkező rétegeket örvényekre

szakítják.

KÁRMÁN – féle ÖRVÉNYSOR :





















A test mögött leváló örvények örvénysort alkotnak. Felfedezőjükről Kármán Tódorról nevezték el őket.



Párosával ébrednek és ellentétes forgásértelemmel rendelkeznek. Itt a közeg visszaáramlik.



Yüklə 43.1 Kb.

Dostları ilə paylaş:




Verilənlər bazası müəlliflik hüququ ilə müdafiə olunur ©azrefs.org 2020
rəhbərliyinə müraciət

gir | qeydiyyatdan keç
    Ana səhifə


yükləyin