Płyn doskonały. Przepływ cieczy można zobrazować poprzez linie prądu (tory cząstek) Prędkość cząstki jest zawsze styczna do linii prądu.

Podobne dokumenty
Fizyka 1 Wróbel Wojciech. w poprzednim odcinku

Fizyka 1 Wróbel Wojciech

Stany skupienia materii

Jednostki podstawowe. Tuż po Wielkim Wybuchu temperatura K Teraz ok. 3K. Długość metr m

KOLOKWIUM w piątek 8 grudnia

Gęstość i ciśnienie. Gęstość płynu jest równa. Gęstość jest wielkością skalarną; jej jednostką w układzie SI jest [kg/m 3 ]

STATYKA I DYNAMIKA PŁYNÓW (CIECZE I GAZY)

MECHANIKA PŁYNÓW Płyn

Szkło. T g szkła używanego w oknach katedr wynosi ok. 600 C, a czas relaksacji sięga lat. FIZYKA 3 MICHAŁ MARZANTOWICZ

Układ termodynamiczny Parametry układu termodynamicznego Proces termodynamiczny Układ izolowany Układ zamknięty Stan równowagi termodynamicznej

wymiana energii ciepła

Podstawy fizyki sezon 1 IX. Mechanika płynów

3. Przejścia fazowe pomiędzy trzema stanami skupienia materii:

Wykład FIZYKA I. 12. Mechanika płynów. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Temperatura jest wspólną własnością dwóch ciał, które pozostają ze sobą w równowadze termicznej.

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

Przemiany energii w zjawiskach cieplnych. 1/18

Czym się różni ciecz od ciała stałego?

WYMAGANIA EDUKACYJNE Z FIZYKI

Wykład 1. Anna Ptaszek. 5 października Katedra Inżynierii i Aparatury Przemysłu Spożywczego. Chemia fizyczna - wykład 1. Anna Ptaszek 1 / 36

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Praca, moc, energia INZYNIERIAMATERIALOWAPL. Kierunek Wyróżniony przez PKA

Stany skupienia materii

Wykład 1 i 2. Termodynamika klasyczna, gaz doskonały

1) Rozmiar atomu to około? Która z odpowiedzi jest nieprawidłowa? a) 0, m b) 10-8 mm c) m d) km e) m f)

CIEPLNE I MECHANICZNE WŁASNOŚCI CIAŁ

Aerodynamika i mechanika lotu

Prędkości cieczy w rurce są odwrotnie proporcjonalne do powierzchni przekrojów rurki.

18. Siły bezwładności Siła bezwładności w ruchu postępowych Siła odśrodkowa bezwładności Siła Coriolisa

Wykład 7. Mechanika płynów

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

dn dt C= d ( pv ) = d dt dt (nrt )= kt Przepływ gazu Pompowanie przez przewód o przewodności G zbiornik przewód pompa C A , p 1 , S , p 2 , S E C B

10. FALE, ELEMENTY TERMODYNAMIKI I HYDRODY- NAMIKI.

Temat: Ruch płynów doskonałych. Równanie ciągłości

Podstawowe pojęcia Masa atomowa (cząsteczkowa) - to stosunek masy atomu danego pierwiastka chemicznego (cząsteczki związku chemicznego) do masy 1/12

Projekt Inżynier mechanik zawód z przyszłością współfinansowany ze środków Unii Europejskiej w ramach Europejskiego Funduszu Społecznego

Temperatura, ciepło, oraz elementy kinetycznej teorii gazów

Warunki izochoryczno-izotermiczne

Równanie gazu doskonałego

Zasady dynamiki Newtona. WPROWADZENIE DO MECHANIKI PŁYNÓW

Wykład 4. Przypomnienie z poprzedniego wykładu

J. Szantyr -Wykład 2 Poważne wprowadzenie do Mechaniki Płynów

Podstawy fizyki wykład 5

Podstawy fizyki sezon 1 IX. Mechanika płynów

Wykład 6. Klasyfikacja przemian fazowych

= = Budowa materii. Stany skupienia materii. Ilość materii (substancji) n - ilość moli, N liczba molekuł (atomów, cząstek), N A

Plan Zajęć. Ćwiczenia rachunkowe

PŁYN Y RZECZYWISTE Przepływy rzeczywiste różnią się od przepływów idealnych obecnością tarcia (lepkości): przepływy laminarne/warstwowe - różnią się

Wykład FIZYKA I. 3. Dynamika punktu materialnego. Dr hab. inż. Władysław Artur Woźniak

Szkła specjalne Przejście szkliste i jego termodynamika Wykład 5. Ryszard J. Barczyński, 2017 Materiały edukacyjne do użytku wewnętrznego

Pole przepływowe prądu stałego

Oddziaływania. Wszystkie oddziaływania są wzajemne jeżeli jedno ciało działa na drugie, to drugie ciało oddziałuje na pierwsze.

Wykład 12. Mechanika płynów

Podstawy Procesów i Konstrukcji Inżynierskich. Dynamika

WOJSKOWA AKADEMIA TECHNICZNA Wydział Mechaniczny Katedra Pojazdów Mechanicznych i Transportu LABORATORIUM TERMODYNAMIKI TECHNICZNEJ

FIZYKA Podręcznik: Fizyka i astronomia dla każdego pod red. Barbary Sagnowskiej, wyd. ZamKor.

Spotkania z fizyka 2. Rozkład materiału nauczania (propozycja)

Termodynamika. Część 12. Procesy transportu. Janusz Brzychczyk, Instytut Fizyki UJ

Mechanika cieczy. Ciecz jako ośrodek ciągły. 1. Cząsteczki cieczy nie są związane w położeniach równowagi mogą przemieszczać się na duże odległości.

Termodynamika. Energia wewnętrzna ciał

dr inż. Beata Brożek-Płuska LABORATORIUM LASEROWEJ SPEKTROSKOPII MOLEKULARNEJ Politechnika Łódzka Międzyresortowy Instytut Techniki Radiacyjnej

podać przykład wielkości fizycznej, która jest iloczynem wektorowym dwóch wektorów.

PRACA Pracą mechaniczną nazywamy iloczyn wartości siły i wartości przemieszczenia, które nastąpiło zgodnie ze zwrotem działającej siły.

TERMODYNAMIKA FENOMENOLOGICZNA

WYKŁAD 10 METODY POMIARU PRĘDKOŚCI, STRUMIENIA OBJĘTOŚCI I STRUMIENIA MASY W PŁYNACH

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Podstawy termodynamiki

Wymagania edukacyjne z fizyki w klasie drugiej gimnazjum rok szkolny 2016/2017

Prawa ruchu: dynamika

DRUGA ZASADA TERMODYNAMIKI

Chemia Fizyczna Technologia Chemiczna II rok Wykład 1. Kierownik przedmiotu: Dr hab. inż. Wojciech Chrzanowski

Materiały pomocnicze 10 do zajęć wyrównawczych z Fizyki dla Inżynierii i Gospodarki Wodnej

KRYTERIA OCEN Z FIZYKI DLA KLASY I GIMNAZJUM

Opory ruchu. Fizyka I (B+C) Wykład XII: Tarcie. Ruch w ośrodku

DYNAMIKA SIŁA I JEJ CECHY

Podstawy fizyki wykład 8

Właściwości materii. Bogdan Walkowiak. Zakład Biofizyki Instytut Inżynierii Materiałowej Politechnika Łódzka. 18 listopada 2014 Biophysics 1

FIZYKA I ASTRONOMIA RUCH JEDNOSTAJNIE PROSTOLINIOWY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE PRZYSPIESZONY RUCH PROSTOLINIOWY JEDNOSTAJNIE OPÓŹNIONY

mgr Anna Hulboj Treści nauczania

Równanie Bernoulliego. 2 v1

POLITECHNIKA WROCŁAWSKA, INSTYTUT INŻYNIERII BIOMEDYCZNEJ I POMIAROWEJ LABORATORIUM POMIARÓW WIELKOŚCI NIEELEKTRYCZNYCH I-21

J. Szantyr Wykład nr 19 Warstwy przyścienne i ślady 1

WYZNACZANIE WSPÓŁCZYNNIKA LEPKOŚCI CIECZY NA PODSTAWIE PRAWA STOKESA

Zagadnienia na egzamin 2016/2017

WOJEWÓDZKI KONKURS FIZYCZNY

Fizyka 3. Konsultacje: p. 329, Mechatronika

Czym jest prąd elektryczny

Ćwiczenie 2: Wyznaczanie gęstości i lepkości płynów nieniutonowskich

WYKONUJEMY POMIARY. Ocenę DOSTATECZNĄ otrzymuje uczeń, który :

DEFEKTY SIECI KRYSTALICZNEJ W kryształach rzeczywistych występuje cały szereg wad (defektów), które w istotny sposób wpływają na własności kryształu:

INŻYNIERIA BIOMEDYCZNA

S ścianki naczynia w jednostce czasu przekazywany

Elementy termodynamiki i wprowadzenie do zespołów statystycznych. Katarzyna Sznajd-Weron

Transport jonów: kryształy jonowe

Wykład 3 Zjawiska transportu Dyfuzja w gazie, przewodnictwo cieplne, lepkość gazu, przewodnictwo elektryczne

ogromna liczba małych cząsteczek, doskonale elastycznych, poruszających się we wszystkich kierunkach, tory prostoliniowe, kierunek ruchu zmienia się

Fizyka dla Informatyków Wykład 8 Mechanika cieczy i gazów

KARTA PRZEDMIOTU. 10. WYMAGANIA WSTĘPNE: 1. Ma podstawową wiedzę i umiejętności z zakresu matematyki, fizyki, mechaniki i termodynamiki.

WŁASNOŚCI CIAŁ STAŁYCH I CIECZY

DYNAMIKA dr Mikolaj Szopa

Transkrypt:

Płyn doskonały 1. Przepływ laminarny (ustalony) prędkość poruszającego się płynu w każdym wybranym punkcie nie zmienia się z upływem czasu co do wartości oraz kierunku.. Przepływ nieściśliwy gęstość płynu jest stała. 3. Przepływ nielepki brak strat związanych z oporem wewnętrznym. 4. Przepływ bezwirowy zawieszona w płynie cząstka nie obraca się względem środka masy. Przepływ cieczy można zobrazować poprzez linie prądu (tory cząstek) Prędkość cząstki jest zawsze styczna do linii prądu. 1

Równanie ciągłości V Sx Svt R m S 1v 1 Sv Strumień objętościowy R V Sv const. Szybkość przepływu masy (strumień masy)

Przemieszczenie płynu 3

Równanie Bernoulliego v p1 v p 1 gy 1 gy p const. v gy Jeśli przy przepływie wzdłuż poziomej linii prądu prędkość elementu płynu wzrasta, maleje ciśnienie. 4

5

Równanie Bernoulliego 1 v p1 v p gy gy 1 p v Jeśli przy przepływie wzdłuż poziomej linii prądu prędkość elementu płynu wzrasta, maleje ciśnienie. const. gy przeciąg 6

Skrzydło samolotowe 7

Przykłady Efekt Magnusa Rekord szybkości jachtu (listopad 01) : 63 węzły ( 117 km/h) Siła działająca na żagiel (tutaj grot) jest efektem różnicy ciśnień po obu stronach żagla spowodowanej różnymi prędkościami powietrza po obu stronach żagla. Dodanie drugiego żagla (foka) zwiększa różnicę między tymi prędkościami. 8

9 Jeśli przy przepływie wzdłuż poziomej linii prądu prędkość elementu płynu wzrasta, maleje ciśnienie. 1 1 1 1 1 v p v p 1 1 S S S gh v m Sonda Venturiego

Przykłady Rozpylacz / pompa wodna 10

Rurka Pitota p p A A p B p B pv gh m v mgh 11

Płyny rzeczywiste płyn idealny: Przepływ laminarny prędkość poruszającego się płynu w każdym wybranym punkcie nie zmienia się z upływem czasu. Przepływ nieściśliwy gęstość płynu jest stała. Przepływ nielepki brak strat związanych z oporem wewnętrznym. Przepływ bezwirowy zawieszona w płynie cząstka nie obraca się względem środka masy. 1

Płyny rzeczywiste Przepływ wirowy 13

Płyny rzeczywiste Przepływ turbulentny (burzliwy) Skrzydło symulacja powstawania turbulencji O charakterze przepływu decyduje tzw. liczba Reynoldsa Re 14

Lepkość T A v x y Dynamiczny współczynnik lepkości [Pa s] 15

Opór dynamiczny Opór dynamiczny ciała jest sumą oporu siły tarcia wewnętrznego T vx T A y T Współczynnik lepkości BLv oporu ciśnieniowego R R CAv C L v Rozmiar ciała Prędkość ciała Liczba Reynoldsa charakteryzuje tzw. podobieństwo hydrodynamiczne R T CAv BLv C B Lv Re << 1 przepływ warstwowy Re >> 1 przepływ burzliwy 16

Opór dynamiczny T BLv R CAv C L v Liczba Reynoldsa charakteryzuje tzw. podobieństwo hydrodynamiczne R T CAv BLv C B Lv Re << 1 przepływ warstwowy Re >> 1 przepływ burzliwy 17

Współczynnik oporu c Współczynnik oporu zależy nie tylko do kształtu, ale również od powierzchni bryły. 18

Współczynnik oporu c Formuła 1: 0.7 do 1 Audi A: 0.5 Ferrari Testarossa: 0.36 191 : 0.8 Rowerzysta: 0.9 19

Współczynnik oporu 0.01 F-4 Phantom II (subsonic) 0.031 Boeing 747 0.07 Nuna, World Solar Challenge winner 001-007 0

Prędkość graniczna Skoczek: 195 km/h - 30 km/h 1

Prędkość graniczna Felix Baumgartner Wysokość: 38 969,4 m Prędkość :1357,6 km/h spadał swobodnie przez 4 minuty i sekundy Joseph Kittinger 989 km/h (1960r)

Stany skupienia materii Ciała stałe Ciecze Płyny Gazy 3

Stany skupienia materii Ciała stałe Ciecze Płyny Gazy Plazma 4

Ciało stałe ustalony kształt i objętość uporządkowanie dalekiego zasięgu oddziaływania harmoniczne 5

Ciało stałe ustalony kształt i objętość uporządkowanie dalekiego zasięgu oddziaływania harmoniczne Metale półprzewodniki Minerały Ceramiki Szkła ceramiczne Materiały organiczne (drewno) Polimery Materiały kompozytowe Nano materiały Bio materiały WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNE mechaniczne termiczne Elektryczne Optyczne Elektro-mechaniczne Opto-elektroniczne 6

Ciecze - słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu - tworzą powierzchnię swobodna 7

Gazy Ciecze - słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu - tworzą powierzchnię swobodna Płyny Gazy - cząsteczki poruszają się swobodnie - oddziaływanie jedynie w wyniku zderzeń - duża ściśliwość 8

Stany skupienia materii Ciała stałe - ustalony kształt i objętość - uporządkowanie dalekiego zasięgu - oddziaływania harmoniczne Ciecze - słabo ściśliwe - uporządkowanie bliskiego zasięgu - tworzą powierzchnię swobodna Gazy - cząsteczki poruszają się swobodnie - oddziaływanie jedynie w wyniku zderzeń - duża ściśliwość Płyny Siła styczna do powierzchni płynu (naprężenie ścinające) powoduje odkształcenie (płynięcie) 9

Szkła Przechłodzona ciecz, w której ruchy uległy zamrożeniu Tzw. przejście szkliste: czas potrzebny na zmianę konfiguracji cząsteczek (czas relaksacji) jest rzędu minut lub dłuższy T g szkła używanego w oknach katedr wynosi ok. 600 C, a czas relaksacji sięga 10 3 lat. 30

Tworzywa sztuczne Spandex: sieciowanie pomiędzy łańcuchami umożliwia pamięć kształtu Rozciąganie elastomeru polega na wzajemnej rekonfiguracji łańcuchów jest procesem termodynamicznym. 31

Plazma Zjonizowana materia (ogrzewanie gazu lub pod wpływem silnego pola elektrycznego) Cząstki naładowane ale całość obojętna Dobrze przewodzi prąd Podobnie jak gaz nie ma kształtu (pojemnik) 3

Plazma Nie ma wiązań ale są oddziaływania, nie ogranicza się do najbliższych sąsiadów, każda z naładowanych cząstek oddziałuje z wieloma innymi cząstkami np. poruszające się ładunki wytarzają prąd a ten pole magnetyczne, które wpływa na inne składniki plazmy 33

Plazma Najbardziej powszechna forma materii!!! Gwiazdy (światło widzialne), przestrzeń międzygalaktyczna (X-ray) Przewodność elektryczna Rozkład prędkości gazy Niska: powietrze jest świetnym izolatorem zamienia się w plazmę dopiero przy polu elektrycznym rzędu 30 kv/cm - wyładowania Wszystkie cząstki zachowują się w taki sam sposób pod wpływem zderzeń oraz pola grawitacyjnego Maxwella prędkości się zmieniają, ale średnio niewiele cząstek ma prędkości duże i również niewiele ma prędkości małe Wysoka plazma Należy rozróżnić elektrony, jony, protony i neutrony - każdy ma inny ładunek elektryczny i pod wieloma względami będzie się inaczej zachowywać (np. Inna temperatura, prędkości) Często nie-maxwellowski zewnętrzne oddziaływanie może prowadzić np. do wyjątkowo licznej populacji wyjątkowo szybkich cząstek Oddziaływania Dwucząsteczkowe zderzenia cząsteczek Grupowe każda z cząstek oddziałuje z wieloma innymi 34

Przejścia między stanami Wielkości makroskopowe charakteryzujące stan ciała: - Objętość - Temperatura - Ciśnienie Sublimacja Resublimacja Diagram fazowy Parowanie / Skraplanie 35

TERMODYNAMIKA 36

Temperatura Wielkość Nazwa Symbol Długość metr m Masa kilogramkg Czas sekunda s Natężenieprąduelektrycznego amper A Temperaturatermodynamicznakelwin K Ilość materii mol mol Światłość kandela cd Jednostki uzupełniająceużywanewukładziesi Kąt płaski radian rad Kąt bryłowy steradiansr Tuż po Wielkim Wybuchu temperatura 10 39 K Teraz ok. 3K 37

Temperatura Istnieje wielkość skalarna zwana temperaturą, która jest właściwością wszystkich ciał izolowanego układu termodynamicznego pozostających w równowadze wzajemnej. Równowaga polega na tym, że każde z ciał tyle samo energii emituje (wysyła) co pochłania. Temperatura każdego ciała układu pozostaje taka sama. Równość temperatury jest warunkiem koniecznym i wystarczającym równowagi termicznej. Jeśli ciało A jest w równowadze termicznej z ciałem B i z ciałem C to ciało B jest w równowadze z ciałem C. Zerowa zasada termodynamiki Temperatura empiryczna układu jest taką wielkością, która osiąga tę samą wartość dla wszystkich podukładów będących ze sobą w kontakcie termicznym. 38

Temperatura Istnieje wielkość skalarna zwana temperaturą, która jest właściwością wszystkich ciał izolowanego układu termodynamicznego pozostających w równowadze wzajemnej. Równowaga polega na tym, że każde z ciał tyle samo energii emituje (wysyła) co pochłania. Temperatura każdego ciała układu pozostaje taka sama. Zerowa zasada termodynamiki Wiele właściwości fizycznych zmienia się wraz z temperaturą np. długość, objętość, opór elektryczny, ciśnienie.. 39