Поиск

Полнотекстовый поиск:
Где искать:
везде
только в названии
только в тексте
Выводить:
описание
слова в тексте
только заголовок

Рекомендуем ознакомиться

Физика->Реферат
Задачей анализа светлых дистиллятов является последовательное количественное определение углеводородов различных классов и групп. В продуктах прямой п...полностью>>
Физика->Реферат
Итак, решение задачи сводится к определению величин, определяемых выражениями (3), т.е. амплитуды силы тока Im и сдвига тока по фазе относительно напр...полностью>>
Физика->Реферат
Явления природы очень сложны. Даже такое обычное явление как движение тела, на самом деле оказывается совсем не простым. Чтобы понять главное и физиче...полностью>>
Физика->Реферат
Логометры являются вторичными электрическими приборами магнитоэлектрической сис- темы ,работающими в комплекте с промышленными тер- мопреобразователям...полностью>>

Главная > Конспект >Физика

Сохрани ссылку в одной из сетей:

§ 1.30. Рух ідеальної рідини. Рівняння нерозривності. Рівняння Бернуллі

Щоб описати рух частинок рідини або газу можна для кожної точки простору задати вектор швидкості як функцію часу. Сукупність векторів , заданих для всіх точок простору, утворює поле вектора швидкості. Якщо провести лінії, дотичні до яких співпадають з напрямком вектора швидкості в кожній точці, то ми отримаємо лінії течії. Поверхню, утворену лініями течії, що проведені через усі точки малого замкнутого контура, називають трубкою течії.

Р

Рис.1.21

озрізняють ламінарну або шарувату течію та турбулентну. Ламінарною називають течію, в якій окремі шари при своєму русі не перемішуються (Рис.1.21а). в турбулентній течії відбувається перемішування окремих шарів, утворення завихрень в результаті виникнення нормальної (поперечної) складової швидкості (Рис.1.21б).

В

Рис.1.22

реальних рідинах між окремими шарами рідини виникають сили в’язкого (внутрішнього) тертя. В окремих випадках вплив внутрішнього тертя невеликий і ним можна знехтувати. Абсолютно нестисливу і нев’язку рідину називають – ідеальною.

Розглянемо трубку течії, настільки тонку, що в кожному її перерізі швидкість можна вважати однаковою у всіх точках перерізу (Рис.1.22). Можна показати, що

або

. (1.101)

Рівняння (1.101) називають рівнянням нерозривності, з якого слідує, що чим більша площа перерізу трубки течії, тим менша швидкість течії і навпаки.

Коли рідина рухається по трубі змінного перерізу і різної висоти (рис. 1.23), то для деякого її об’єму змінюється як кінетична так і потенціальна енергії об’єму рідини. Ця зміна обумовлена дією деяких зовнішніх сил, робота яких рівна зміні потенціальної і кінетичної енергії рідини

Рис.1.23

.

Після підстановок і перетворень в лівій та правій частинах останнього співвідношення отримаємо вираз

(1.102)

або для довільного перерізу

, (1.103)

де – динамічний тиск, – гідростатичний тиск, р – статичний тиск.

Рівняння (1.103) вивів Бернуллі і воно носить його ім’я. Це рівняння виражає закон збереження енергії при стаціонарній течії ідеальної рідини. Для горизонтальної трубки течії і рівняння Бернуллі приймає вигляд

. (1.104)

З

Рис.1.24


відси випливає, що в тих місцях труби, де більша швидкість течії, тиск буде меншим і навпаки (Рис.1.24). Якщо рідину налити в посудину площею перерізу , в бічній поверхні якої є отвір площею , то швидкість витікання рідини через отвір визначається за формулою Торічеллі

(1.105)

Струмінь води, що витікає з бічного отвору посудини створює реактивну тягу, і якщо посудину поставити на візок, то останній почне рухатись разом з посудиною під дією цієї сили

(1.106)

§ 1.31. Гідродинаміка в’язкої рідини. Сила Стокcа

Д

Рис.1.25

ля всіх реальних рідин в тій чи іншій мірі властиве внутрішнє тертя або в’язкість, що проявляється в протидії при переміщенні одного шару рідини (газу) відносно іншого. Змінюючи швидкість руху верхньої пластини (рис. 1.25), можна експериментально встановити співвідношення

, (1.107)

де – коефіцієнт в’язкості (динамічна в’язкість) рівний силі в’язкого тертя, яке виникає при градієнті швидкості на 1м, на поверхні - градієнт швидкості, S – площа шару рідини

Коефіцієнт в’язкості залежить від температури, причому для рідин він зменшується з підвищенням температури, а для газів - збільшується, що вказує на різний механізм внутрішнього тертя в рідинах і газах.

При русі у в’язкому середовищі тіл кулястої форми сила в’язкого тертя визначається за формулою Стокса

(1.121)

де r – радіус тіла, – коефіцієнт в’язкого тертя, – швидкість руху тіла кулястої форми у в’язкому середовищі.

Розділ 2. Основи молекулярної фізики і термодинаміки

§ 2.1. Статистичний і термодинамічний методи дослідження. Тепловий рух. Основні поняття

Молекулярна фізика вивчає фізичні властивості і агрегатні стани тіл в залежності від їх молекулярної будови, сил взаємодії між складовими частинками тіл і характеру теплового руху цих частинок. Термодинаміка або наука про теплоту теж вивчає властивості тіл і зміни станів речовини. Названі розділи фізики відрізняються лише використовуваними методами дослідження, що взаємно доповнюють один одного.

Молекулярно-кінетичний або статистичний метод опису стану системи базується на положенні про молекулярну будову речовини та безперервний тепловий рух молекул, використовує закономірності великого числа частинок, з яких складається розглядувана система. При цьому рухом окремих молекул не цікавляться, а оперують параметрами стану системи, що спостерігаються на досліді: тиском (р), температурою (Т) і об’ємом (V). Зв’язок між цими параметрами для заданої маси речовини називається рівнянням стану системи. Загальна форма запису рівняння стану, де – деяка функція.

Термодинамічний метод полягає у вивченні властивостей системи взаємодіючих тіл шляхом аналізу кількісних співвідношень та умов перетворень енергії. При цьому не використовуються ніякі уявлення про внутрішню будову і характер руху мікрочастинок. Вивчаються макроскопічні характеристики системи на основі кількох експериментально встановлених законів – начал термодинаміки.

Термодинамічна система – це сукупність макрооб’єктів (тіл і полів), що обмінюються енергією у формі роботи і тепла як між собою, так із зовнішнім середовищем.

Рівноважним станом системи називають такий стан, при якому всі параметри стану мають певні значення, постійні при незмінних зовнішніх умовах. Перехід системи з одного стану в інший називається процесом. Якщо такий перехід дуже повільний (в ідеальному випадку – безмежно повільний), то процес буде послідовністю рівноважних станів.

Ідеальним газом називається система невзаємодіючих матеріальних точок, що при зіткненні ведуть себе як абсолютно пружні кульки. Практично – це газ, у котрого розміри молекул значно менші від середньої міжмолекулярної відстані.

Моль – це така кількість речовини, число частинок в якій рівне числу атомів у 12г ізотопу вуглецю 12С.

Число молекул у молі будь-якої речовини однакове і називається сталою Авогадро; (з досліду).

Кількість речовини можна виразити через її масу (m) або через число молекул (N) , де – молярна маса. Молярна маса пов’язана з масою однієї молекули

§ 2.2. Рівняння стану ідеального газу

Рівняння стану ідеального газу має три еквівалентні форми запису (при цьому маса газу m=const!). Перша з них – узагальнення експериментально встановлених законів Бойля-Маріота, Гей-Люсака і Шарля, відоме як рівняння Клапейрона:

(2.1)

(стала різна для різних газів і для різної кількості одного газу).

Окремі випадки:

а) Т=сonst, рівняння ізотерми pV=const;

б) p=const, рівняння ізобари V/T=const;

в) V=const, рівняння ізохори p/T=const.

Закон Авогадро: при однакових тисках і однакових температурах в рівних об’ємах різних газів міститься однакове число молекул. Інше формулювання цього закону: при однакових тисках і однакових температурах молі різних газів займають однакові об’єми. Зокрема, при нормальних умовах () молярний об’єм ідеального газу

Виходячи з закону Авогадро маємо, що в рівнянні (2.1) для величина сталої однакова для всіх газів. Позначивши її через R, одержимо

(2.2)

Вираз (2.2) – рівняння стану для одного моля ідеального газу. R – універсальна газова стала. Числове значення для R знайдемо з рівняння (2.2) при нормальних умовах:

Домножимо праву і ліву частину рівняння (2.2) на кількість речовини (). Врахувавши, що молів займають об’єм у разів більший від об’єму одного моля одержимо

. (2.3)

Співвідношення (2.3) – рівняння Менделєєва-Клапейрона. Це – друга форма запису рівняння стану ідеального газу.

Визначаючи з рівняння масу “m” газу і розділюючи одержаний вираз на об’єм, одержимо формулу для розрахунку густини газу

. (2.4)

Введемо тепер сталу Больцмана

. (2.5)

Підставляючи у праву частину (2.5) значення R та , одержимо

Виразимо тепер на основі рівності (2.5) універсальну газову сталу через k та NA і врахуємо, що (число молекул). Маємо з рівняння (2.3):

.



Похожие страницы:

  1. Молекулярна фізика і термодинаміка

    Лекция >> Физика
    ... термодинаміки. Нерівність Клаузиуса та критика теплової смерті всесвіту ІІ Молекулярна фізика і термодинаміка ... тілами. Термометричні тіла становлять основу будови термометрів - приладів для ... процесах, що не супроводжуються виконання механічної роботи (тобто в ...
  2. Нафтогазова механіка. Конспект лекцій

    Конспект >> География
    ... механіка» комплексно використовуються важливі положення геології, фізики, хімії, фізико-хімії нафтогазового пласта, підземної гідрогазомеханіки, механіки та термодинаміки ... молярні маси компонентів; Мсум. - середня молекулярна маса рідкої суміші; ρ1, ρ2,..., ...
  3. Термодинаміка. Виникнення термодинаміки

    Домашняя работа >> Физика
    ... Виникнення власне термодинаміки починається з роботи С.Карно (сам термін "термодинаміка" уведений ... інакше Карно заклав основи термодинаміки як поділу фізики, що вивчає найб ... допомогою однієї заснованої на механіці Ньютона молекулярної теорії довести постійний ...
  4. Термодинаміка і статистична фізика

    Тесты >> Физика
    ... . Це означає, що основою термодинамічного підходу є встановлення ... атомно-молекулярних уявленнях, і основна задача статистичної фізики полягає ... ією пружної деформації. В механіці ж говорять, що робота ... термодинаміки означає, що всякий процес в природі протіка ...
  5. Основи екології. Конспект лекцій

    Конспект >> Экология
    ... її економіка перенасичена хімічними ... ідно з законами термодинаміки, можна стверджувати: ... механічними методами і коагуляцією. Потім молекулярно ... різні фізико-хімічні та фізико-механічні властивост ... використовують спеціальну водонепроникну основу, і це зумовлює ...

Хочу больше похожих работ...