Joonis 1. Töö teoreetilised alused Vedeliku laminaarsel voolamisel on vedeliku kahe teineteisega paralleelse kihi vaheline sisehõõrdejõud arvutatav Newtoni sisehõõrdejõu valemi järgi: dv 1. F=ηS , dx kus η on sisehõõrdetegur (dünaamiline viskoossus), S - vaadeldavate kihtide dv pindala, dx - kiiruse gradient, so vedeliku voolukiiruse muutus pikkusühiku kohta, mis on võetud ristsuunas voolu suunaga ja pinnaga S . dv Kui valemis (1) võtta pindala S ja gradient ühikulised, siis F=η . Seega on dx
määramine Poiseuille' mõõtejoonlaud, termomeeter, meetodil anum Skeem: 3.Katseandmete tabelid Mõõdetav suurus Mõõtarv ja -ühik Määramatus Veesamba kõrgus h1 katse algul Veesamba kõrgus h2 katse lõpul Keskmine kõrgus Kapillaari pikkus l Väljavoolanud vee ruumala V Kapillaari raadius r Voolamise kestus t Vee temperatuur Vee sisehõõrdetegur 4. Arvutused Sisehõõrdeteguri leidmine: Määramatuse leidmine: 5. Tulemused Vee sisehõõrdetegur (usaldatavusega 0,95) Tegelik vee sisehõõrdetegur (20° juures) (25° juures), seega minu tulemus erines tegelikust.
2. Kontrollige, et torus B poleks õhku. Õhu olemasolul tõusevad õhumullid reservuaari A, kui pigistada ühendatavat kummivoolikut. 3. Mõõtke katse algul veesamba kõrgus h1. Avage kummitoru sulgev näpits ja laske vett voolata anumasse D. Jälgige, et katse lõpus vedeliku nivoo jääks reservuaari A. 4. Sulgege näpits ja mõõtke veesamba kõrgus h2. 5. Väljavoolanud vedeliku ruumala V määrake mensuuriga. Tulemused kandke tabelisse. 6. Kuna vedeliku sisehõõrdetegur oleneb temperatuurist, siis tuleb mõõta ka väljavoolanud vee temperatuur. 7. Arvutage sisehõõrdetegur ja tema viga. Mõõdetav suurus Mõõtarv ja ühik Absoluutne viga Veesamba kõrgus h1 katse algul Veesamba kõrgus h2 katse lõpul Keskmine kõrgus Kapillaari pikkus l Väljavoolanud vee ruumala V Kapillaari raadius r Voolamise kestus t Vee temperatuur Vee sisehõõrdetegur
Poiseuille’ meetodil. termomeeter, anum. Skeem 1. Töö teoreetilised alused Vedeliku laminaarsel voolamisel on vedeliku kahe teineteisega paralleelse kihi vaheline sisehõõrdejõud arvutatav Newtoni sisehõõrdejõu valemi järgi: dv F S dx , (1) kus η on sisehõõrdetegur (dünaamiline viskoossus), S - vaadeldavate kihtide pindala, dv dx - kiiruse gradient, so vedeliku voolukiiruse muutus pikkusühiku kohta, mis on võetud ristsuunas voolu suunaga ja pinnaga S . dv dx Kui valemis (1) võtta pindala S ja gradient ühikulised, siis F =η . Seega on sisehõõrdetegur arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjub kahe teineteisega paralleelse
Töö teoreetilised alused: dv F = s dx Vedelike sisehõõre väljendub vedelike omaduses avaldada takistust vedelikukihtide nihkumisele üksteise suhtes. Seetõttu liiguvad vedelikukihid laminaarsel voolamisel erinevate kiirustega, kusjuures igale vedelikukihile mõjub takistusjõud (1) dv dx kus µ on sisehõõrdetegur (dünaamiline viskoossus), S-vaadeldava vedelikukihi pindala, ......-vedelikukihtide liikumiskiiruse gradient, s.o. vedeliku voolukiiruse muutus pikkusühiku kohta, mis on võetud risti voolusuunaga ja pinnaga S. Ft = 6rv Üksteise suhtes nihkuvate vedelikukihtide vastastikune mõju on tingitud vedeliku molekulidevahelistest jõududest, samad jõud takistavad ka keha liikumist teda märgavas vedelikus. Seega võib keha liikumist takistava jõu leida vedelikukihtide
Katseandmete tabel Mõõdetav suurus Mõõtarv ja ühik Absoluutne viga Veesamba kõrgus h1 katse algul Veesamba kõrgus h2 katse lõpul Keskmine kõrgus Kapillaari pikkus l Väljavoolanud vee ruumala V Kapillaari raadius r Voolamise kestus t Vee temperatuur Vee sisehõõrdetegur Arvutused ja veaarvutused Temperatuurile 22ºC vastab vee tihedus = 0,9977735 g/cm 3 = 997,7735 kg/m3 (Allikas : http://antoine.frostburg.edu/chem/senese/javascript/water-density.html) Vastused ja järeldused Vee sisehõõrdetegur temperatuuril 22ºC on = , usaldatavusega 0,95. Allika andmetel peaks 22ºC juures =0.000955, seega on katse tulemusel saadud vastus
Vee sisehõõrdeteguri määramine Katseseade, mensuur või kaalud, Poiseuille' meetodil. mõõtejoonlaud, termomeeter, anum. SKEEM Teoreetilised alused Vedeliku laminaarsel voolamisel on vedeliku kahe teineteisega paralleelse kihi vaheline sisehõõrdejõud arvutatav Newtoni sisehõõrdejõu valemi järgi: = , Kus on sisehõõrdetegur (dünaamiline viskoossus), vaadeldavate kihtide pindala, / kiiruse gradient, s.o. vedeliku voolukiiruse muutus pikkusühiku kohta, mis on võetud ristsuunas voolu suunaga ja pinnaga . Kui valemis (1) võtta pindala ja gradient / ühikulised, siis = . Seega on sisehõõrdetegur arvuliselt võrdne jõuga, mis mõjub kahe teineteisega paralleelse ühikulise pindalaga kihi vahel, kui kihtide kiiruste erinevus võetuna nende vahelise kauguse ühiku kohta, on võrdne ühikuga.
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 22 OT: Õhu sisehõõrdetegur Töö eesmärk: Töövahendid: Õhu sisehõõrdeteguri määramine. Kapillaar, vedelikmanomeeter, gaasholder, ajamõõtja, pump gaasholderi täitmiseks Joonis Töö teoreetilised alused Sisehõõrde olemus on gaasides ja vedelikes erinev. Kuid küllalt suure gaasi tiheduse korral, kui molekulide vaba tee pikkus on väike võrreldes toru
Vastasel korral tekivad keerised ja Newtoni poolt antud sisehõõrdejõu valem (1) ei ole enam kasutatav. Üldjuhul on sisehõõrdest tingitud ja keha liikumist pidurdava takistusjõu F t arvutusvalemi leidmine keeruline. Korrapärastye kehade puhul see ülessanne lihsustub. Kerakujulise keha jaoks, mis liigub väikese kiirusega lõpmatu ulatusega vedelikus, tuletas Stokes valemi Ft = 6 r v (2) - sisehõõrdetegur r kera raadius v kera kiirus Antud töös kasutatakse valemit (2) sisehõõrdeteguri määramiseks. Takistusjõu Ft arvutamiseks vaadeldakse kuulikese langemist uuritavas vedelikus. Vedelikku asetatud kuulikesele mõjuvad järdmised jõud. 1) Raskusjõud F1 = m g = V g (3) V kuulikese ruumala - kuulikese tihedus g raskuskiirendus 2) Üleslükkejõud
Tabel 14.1 Vee sisehõõrdeteguri määramine Mõõdetav suurus Mõõtarv ja- ühik Absoluutne viga Veesamba kõrgus h1 katse algul Veesamba kõrgus h2 katse lõpul h + h2 Keskmine kõrgus 1 2 Kapillaari pikkus l Väljavoolanud vee ruumala V Kapillaari raadius r Voolamise kestus t Vee temperatuur Vee sisehõõrdetegur
Töö teoreetilised alused Vedelike sisehõõre väljendub vedelike omaduses avaldada takistust vedelikukihtide nihkumisele üksteise suhtes. Seetõttu liiguvad vedelikukihid laminaarsel voolamisel erinevate kiirustega, kusjuures igale vedelikukihile mõjub takistusjõud dv F = S dx , (1) kus on sisehõõrdetegur (dünaamiline viskoossus), S- dv vaadeldava vedelikukihi pindala, dx - vedelikukihtide liikumise gradient, so vedeliku voolukiiruse muutus pikkusühiku kohta, mis on võetud ristsuunas voolu suunaga ja pinnaga S. Üksteise suhtes nihkuvate vedelikukihtide vastastikune mõju on tingitud vedeliku molekulidevahelistest külgetõmbejõududest. See takistab ka tahke keha liikumist teda märgavas vedelikus, sest vedeliku molekulid katavad õhukese
28E-12 ∙∆ �)∙�∙∆�)^2 = ((−(��^4 �)/ (8��^2 ) 8 1.12E-09 ∙∙�∙∆�)^2 ∆ = ∆ = ∆� √( 1.01E-08 = 1.00E-04 ) Järeldus Vedeliku sisehõõrdetegur temp. 20 ℃ juures on �= 8.28E-04▁ kirjanduses antud vedeliku sisehõõrdeteguriga 20 ℃juures on ( �=1,004∙ 〖 10 + 〗 ^(−3) � ) 1.00E-04 �=1,004∙ 〖 10
- Üleminekul ühest inertsiaalsüsteemist teise mehaanikaseadused ei muutu. - Mitte mingisugused mehaanilised katsed ja vaatlused, mida tehakse inertsiaalsüsteemi sees, ei võimalda määrata selle süsteemi liikumiskiirust. Impulsimomendi jäävuse seadus- suletud süst. koguimpulss on sinna kuuluvate kehade igasugusel vastandikmõjul jääv. p1+p2+p3+...+pn=const Stokes´i seadus F=6Rv · Fd hõõrdejõud ( N), · vedeliku sisehõõrdetegur [kg m-1 s-1]), · R kuulikese raadius ( m) · v kuulikese kiirus ( m/s). Termodünaamika esimene seadus : kui ainehulk on jääv, siis süsteemi siseenergia muutus on võrdne süsteemile antud soojushulga ja süsteemi poolt tehtud töö vahega. Termo dünaamika I seadus näitab, et soojusprotsessides peab kehtima energia jäävus. U = Q - A, Q on soojushulk, mille keha saab väliskeskkonnalt ning A on töö, mida keha teeb välisjõudude vastu
o Sisehõõrde tekkemehhanismid: Tõmbejõud molekulide vahel (peamiselt vedelike puhul). Molekulide difusioon (oluline gaaside puhul). Turbulents (nii vedelike kui gaaside puhul), levinum suuema ulatusega liikumiste korral. · Newtoni sisehõõrde valem, njuutonlikud ja mittenjuutonlikud vedelikud. o f = S , - viskoossuskoefitsent e dünaamiline sisehõõrdetegur [Pa s], - kiiruse muutumine vertikaalis, S pindala. o Njuutonlikud vedelikud vedelikud, millel sisehõõrdetegur on antud temperatuuril konstantne ja ei sõltu voolukiirusest. Nt vesi, bensiin, petrooleum, õhk. o Mittenjuutonlikud vedelikud vedelikud, millel sisehõõrdetegur antud temperatuuril sõltub voolamiskiirusest. Nt veri (tervikuna). · Hagen-Poiseuille valem. o Valem käsitleb viskoosse vedeliku koguvoolu torudes
Füüsika 1.Kineetilise ja potentsiaalse energia vahekord erinevate aine olekute vahel. Iga aine võib esineda gaasilises, vedelas või tahkes olekus. See on määratud molekulide vahel mõjuvate tõmbe- ja tõukejõududega. Need jõud põhjustavad molekulidevahelist potentsiaalset energiat, mis koos molekulide kineetilise energiaga moodustavad siseenergia. Gaaside korral on molekulide keskmine kineetiline energia palju suurem molekulidevahelisest potentsiaalsest energiast ja ideaalse gaasi korral loetakse potentsiaalne energia võrdseks nulliga. Vedelike korral on molekulide keskmine kineetiline energia ligikaudu võrdne keskmise potentsiaalse energiaga, aga tahkiste korral sellest palju väiksem. 2. Ülekandenähtused: difusioon, soojusjuhtivus ja sisehõõre. Erinevates olekutes kulgevad erinevalt ka ülekandenähtused. Ülekandenähtused toimuvad molekulide soojusliikumise ja molekulidevaheliste põrgete tõttu. Difusioon - seisneb ühe aine molekuli...
molekulid pidevalt ja kaootiliselt, põrkudes teiste molekulidega. Kõigil mainitud juhtudel on molekulide liikumiskiirused tavamõistes suured, suurusjärgus 10 2... 103 m/s. Õhus toatemperatuuril ja normaalrõhul toimub ühe molekuliga ca 1010 põrget ja ilma põrkumata saab molekul liikuda keskmiselt 0,1 ... 0,01 mikromeetrit (10-7 m). Temperatuurist olenevad paljud füüsikalised suurused: ruumala, rõhk, tihedus, pindpinevustegur, sisehõõrdetegur , eritakistus jne. 1 Temperatuuride summal pole füüsikalist mõtet , aga temperatuuride vahel ehk temperatuuri muudul on, see määrab ära näiteks soojusvahetusel üleantava soojushulga. Temperatuuri muut t näitab, kui palju on keha temperatuur muutunud ja see leitakse seosest t = tl ta , kus tl on keha lõpptemperatuur ja ta keha algtemperatuur.
D-difusioonitegur D=(temp)3/2/rõhk . Soojusjuhtivus – mingist pinnast läbikantav soojushulk (dQ) on võrdeline temperatuuri gradiendiga (dT/dx), pindalaga (dS), ajaga (dt) ning sõltub aine omadustest, mida arvestab soojajuhtivustegur (K).See on võrdeline rutjuurega temperatuurist. dQ= -k(dT/dx)dSdT Sisehõõrdejõud (F), mis mõjub kahe gaasi kihi eralduspinnal (dS) on võrdeline nende kiiruste gradientidega (du/dx), eralduspinnaga (dS) ning sõlt gaasi om ,mida arvestab sisehõõrdetegur e dünaamiline viskoossus (η).See kasvab temp tõustes võrdeliselt ruutjuurega temperatuurist ning on rõhust sõltumatu. F= η(du/dx)dS 15. Aine agrekaatoleku muutused – Sulamine - aine üleminek tahkest olekust vedelasse soojuse juurdevoolu tõttu. Tahkumine - aine ülem vedelast olekust tahkesse koos soojuse eraldumisega. Aurustumine - vedeliku aurustumine ümbritsevasse ruumi .Soojushulk aines suureneb .Veeldumine-kui aur muutub vedelikuks
Soojusjuhtivus Mõisted: soojushulk, mis kandub aja t jooksul risti läbi pinna suurusega S – Q, ainekihi paksus l, temperatuur ainekihi erinevates osades T1 ja T2 T 1−T 2 Ülekantav soojushulk: Q=k S ⋅t l Sisehõõre Mõisted: impulss, mis kandub aja t jooksul risti läbi pinna suurusega S, mis eraldab kahte teineteisest kaugusel l olevat ainekihti p, ainekihtide kiirused v1 ja v2, sisehõõrdetegur, mis oleneb ainest η v 1 −v 2 Sisehõõre e. viskoossus: p=η S ⋅t l Temperatuur 5 9 Celsius →Fahrenheit: T C = ( T F −32 ) → T F = T C +32 9 5 Gaas J ( Mõisted: Boltzmanni konstant, k 1,38 ⋅ 10
2. Biort kandumine)-sisehõõdrejõud, savarti laplace seadus - Mis mis mõjub kahe gaasi kihi tahes voolu magnetväli on eralduspinnal on võrdeline arvutatav selle voolu nende kiiruste gradiendiga, elementide poolt põhjustatud eralduspinnaga ning sõltub magnetvälja tugevuste gaasi omadustest, mida summana. Vooluelementide arvestab sisehõõrdetegur e. väljatugevus: dB=k2IdL dünaamiline viskoossus. sinα*1/r2 α on nurk Sisehõõrde nagu vooluelemendi vektori IDL ja soojusjuhtivustegur kasvab sellelt välja punkti viiva temperatuuri tõstes võrdeliselt raadiusvektori r vahel ning dB ruutjuurega temperatuurist vektori suund on risti mõlema ning on rõhust sõltumatu. vektoriga. 3
gaaskihi erinevates osades, - soojusjuhtivustegur, mille väärtus on erinevatel gaasidel erinev.) ¤Sisehõõre seisneb molekulide impulsside ülekandumises, mille tulemusena aeglasemad gaasikihid pidurdavad kiiremate liikumist ja vastupidi. Sisehõõre esineb siis, kui gaas voolab kihiti ja nende liikumiskiirused muutuvad kihist kihti. Sisehõõrdejõudu saab leida: FS= (v1- v2 / l) S (FS-jõud, l- kahe gaasikihi vaheline kaugus, S-gaasikihi suurus, v1 ja v2- kihtide liikumiskiirused, - sisehõõrdetegur, mille väärtus on erinevatel gaasidel erinev.) Vedelikud Pindpinevus on nähtus, kus vedeliku pinnamolekulid mõjustavad üksteist tõmbejõududega, mis on suunatud piki pinda ja püüavad pinna suurust vähendada. Seda põhjustab molekulide erinev kontsentratsioon vedelikus ja selle kohal olevas gaasis, mis mõttu vedeliku pinnakihis ja sisemuses olevale molekulile mõjuvad erinevad resultantjõud. Pindpinevusjõuks nim. jõudu, mida kokkutõmbuv vedelikupind avaldab
raskuskiirendust ilma keha massi teadmata. Teada on vaja õla pikkust (l) ja võnkeperioodi (T). T=2 Füüsikaline pendel võib olla iga keha,kui see on nii kinnitatud,et ta saab võnkuda ning kinnituspunkt ei ühti raskuskeskmega. Kõik looduses eksisteerivad võnkuvad kehad on füüsikalised pendlid. T=2 I0- inertsmoment Sisehõõre vedelikus (Fh) vedelikes on võrdeline kiiruse gradiendi (dv/dx) ja vedelikukihi pindalaga ning suunatud liikumise vastu, viskoosus e sisehõõrdetegur () ühik [Pa s]. Turbolentne on keeriseline või pööriseline voolamine, mis tekib ühel teatud kiirusel. Üleminekus laminaarselt voolamiselt turbolentsele voolamisele iseloomustab reinoldsi arv Rek=1000 Soojusmasina kasutegur näitab, kui palju tööd muudab soojusmasin kasulikuks tööks. Selle käigus võrreldakse kütuse põlemise käigus vabanenud soojust ja kasulikku tööd. =Q1-Q2/Q1*100% kus Q1 on tsüklis soojendult saadud soojushulk ja Q2 on jahutile antud soojushulk.
Fh =nSdv /dx . 12. LAINED JA AKUSTIKA Lained elastses keskkonnas - Elastseks nim keskkonda ,mille osakesed on omavahel vastastikmõjus, st kui üks osake panna võnkuma siis hakkavad võnkuma ka ta naaberosakesed. Võnkumise ruumlevimise Viskoosus e. sisehõõrdetegur (η) [Pa s]. Üleminekut laminaarselt voolamiselt turbulentsele voolamisele protsessi nim laineks. Lained jaot: ristlained-osakesed võnguvad risti lainete levimise suunaga ja iseloomustab Reinoldsi arv Rek=1000 pikilained - osakesed võnguvad piki laine levimise sihti. Lainepikk lamda nim kaugust, mille võrra levib laine (võnkumine) ühe perioodi (T) vältel. Lmd=v·T
sisehõõrdejõud: du f = S , (3.1) dz du kus S - kahe naaberkihi kokkupuutepinna pindala, - kiiruse muutumise gradient (näitab kui dz palju muutub kiirus liikumissuunaga ristipidises sihis, - sisehõõrdetegur. Järgnevalt analüüsime, millest sisehõõrdetegur sõltub. Vaatleme kaht kõrvutiasetsevat gaasikihti, mõlema paksusega on z . Tähistame ühe kihi kiiruse u1, teisel u2, Seejuures u 1u 2 . Iga molekul võtab osa kaootilisest soojusliikumisest, keskmise kiirusega v ning korrapärasest liikumisest kiirusega u. Olgu kihtide impulsid vastavalt p1 ja p2. Kuivõrd molekulid liiguvad ühest kihist teise, siis kihi impulss muutub pidevalt. Aja t jooksul 1
3 kus i - molekulide vabadusastmete arv. Oluline meeles pidada - soojusjuhtivustegur on võrdeline ruutjuurega temperatuurist ega olene rõhust. Fourier' valem kehtib ka vedelike ja tahkete kehade puhul. (3) Sisehõõrdumine e. viskoossus. Ülekanduvaks substantsiks on impulss. Gaasi laminaarsel voolamisel tekib gaasikihtide vahel sise-hõõrdejõud, mis avaldub Newtoni valemiga du F = dS , (14) d x kus - sisehõõrdetegur e. dünaamiline viskoossus, du/dx - kiiruse gradient. Sisehõõrdetegur avaldub 2 m R = T 1/2 . (15) 3 d2 µ 3 Oluline järeldus - sisehõõrdetegur on võrdeline ruutjuurega temperatuurist. Kõik ülekandenähtused on arvutatavad ühise skeemi alusel. Vastavate tegurite vahel kehtib seos _ = cV D = cV , (16)
1. Mida uurib klassikaline füüsika ja millisteks osadest ta koosneb? ´Uurib aine ja välja kõige üldisemaid omadusi ja liikumise seadusi. Koosneb: Relativistlik kvantmehaanika, kvantmehaanika, erirelatiivsusteooria, klassikaline mehaanika, üldrelatiivsusteooria. 2. Mis on täiendusprintsiip? Ükski uus teooria ei saa tekkida tühjale kohale. Vana teooria on uue teooria piirjuhtum. Nii on omavahel seotud erinevad valdkonnad. Puudub kindel piir valdkondade vahel. 3. Mis on mudel füüsikas? Tooge kaks näidet kursusest. Mudel on keha või nähtuse kirjeldamise lihtsustatud vahend, mis on varustatud matemaatiliste võrranditega. Mudel võimaldab kirjeldada füüsikalise obiekti antud hetkel vajalikke omadusi tõsiteaduslikult. Näiteks: ainepunkt, absoluutselt elastne keha. 4. Mis on mateeria ja millised on tema osad? Mateeria on kõik meid ümbritsev loodus. Mateeria esineb aine ja välja kujul. 5. Mis on ruum ja aeg? Ruum ja aeg on mateeria ja selle liiku...
dM= - D(d/dx)dSdt D-difusioonitegur D=(temp)3/2/rõhk . Soojusjuhtivus mingist pinnast läbikantav soojushulk (dQ) on võrdeline temperatuuri gradiendiga (dT/dx), pindalaga (dS), ajaga (dt) ning sõltub aine omadustest, mida arvestab soojajuhtivustegur (K).See on võrdeline rutjuurega temperatuurist. dQ= -k(dT/dx)dSdT Sisehõõrdejõud (F), mis mõjub kahe gaasi kihi eralduspinnal (dS) on võrdeline nende kiiruste gradientidega (du/dx), eralduspinnaga (dS) ning sõlt gaasi om ,mida arvestab sisehõõrdetegur e dünaamiline viskoossus ().See kasvab temp tõustes võrdeliselt ruutjuurega temperatuurist ning on rõhust sõltumatu. F= (du/dx)dS 32.Reaalse gaasi isotermid .Van der Wahlsi võrrand Reaalse gaasi ruumala on ideaalse gaasi ruumalast suurem .Reaalsel gaasilon rõhk väiksem kui ideaalsel gaasil . p iVi=nRT pi =p+an2/V2 Vi=V-nb järelikult (p+an2/V2)(V-nb)=nRT a-van der W 1. Konst ,b-Van der W 2.konst. 33.Aine agregaatoleku muutused Sulamine - aine üleminek tahkest olekust vedelasse
90) Mis võrrandiga on tegemist? Seletage tähised. Soojusjuhtivus See on soojushulga ΔQ liikumine kõrgema temperatuuriga kihist madalama temperatuuriga kihti. Fourier’i seadus. k on soojusjuhtivustegur. Defineeritakse analoogiliselt difusioonikoefitsiendiga. 91) Mis võrrandiga on tegemist? Seletage tähised. Sisehõõre Takistusjõud, mis mõjub liikuvale kihile teiste kihtide poolt. ΔS on kihi pindala, η on sisehõõrdetegur. 92) Mis on vabadusastmed ideaalse gaasi molekulidele rakendatuna? Vabadusaste on keha sõltumatu liikumine. Sõltumatu siis teistest liikumistest. Näitab, mitme telje suunas keha saab liikuda. Molekuli vabadusaste ideaalses gaasis on 3, kuna molekulid ideaalses gaasis on üheaatomilised, ja ühe aatomi ruumalas asumise kirjeldamiseks piisab 3 koordinaadi. 93) Teades ühe vabadusastme kohta tulevat energiat, andke ideaalse gaasi siseenergia valem.
difusioonikoefitsient (mass, mis kantakse üle ajaühikus läbi ühikulise pinna ühikulise tiheduse gradiendi korral gradien- divektori sihis). 95. Mis võrrandiga on tegemist? Seletage tähised. Fourier'i seadus. Soojushulga liikumine kõrgema temperatuuriga kihist madalama temperatuuriga kihti. soojusjuhtivustegur. 96. Mis võrrandiga on tegemist? Seletage tähised. Valem takistusjõu kohta, mis mõjub liikuvale kihile teiste kihtide poolt. sisehõõrdetegur. 97. Mis on vabadusastmed ideaalse gaasi molekulidele rakendatuna? Vabadusaste on keha sõltumatu liikumise (teistest liikumistest) dimensioonide arv (mitmes suunas on vaba liikumine). Va- badusastmete arv tähendab keha asendi fikseerimiseks vajalike koordinaatide arvu. On kulg- ja pöördliikumiste vabadus- astmed: 1 aatomi korral , 2 aatomi korral , rohkemate aatomite korral: . 98
Mis võrrandiga on tegemist? Seletage tähised. Takistusjõud, mis mõjub liikuvale kihile teiste kihtide ja väliskeskkonna vahel. Eraldame muutujad ja : poolt. on kihi pindala ja on sisehõõrdetegur. Viimane valem kehtib nii gaaside, vedelike kui tahkete kehade jaoks. 0
Mehaanika. 1. Elastsusjõud. Hooke seadus Elastsusjõud esineb kehade deformeerimisel ja on vastassuunaline deformeeriva jõuga. Hooke'i seadus: Väikestel deformatsioonidel on elastsusjõud võrdeline keha deformatsiooniga. F e = -k l k-jäikus l-keha pikenemine 2. Raskuskese on punkt, mida läbib keha osakestele mõjuvate raskusjõudude resultandi mõjusirge keha igasuguse asendi korral Punktmass on keha, mille mõõtmeid antud liikumistingimustes ei tule arvestada. 3.Kulgliikumise korral liiguvad keha kõik punktid ühtemoodi (läbivad sama aja jooksul sama teepikkuse) 4. Nihe. Nihke ja lõppkiiruse võrrand. Nihe on suunatud sirglõik, mis ühendab keha algasukoha lõppasukohaga. x =Vot + at2/2; v=vo+at 5.Taustsüsteem koosneb taustkehast, koordinaatsüsteemist ja kellast. Keha kiirus on suhteline: keha kiirus sõltub selle taustsüsteemi valikust, mille suhtes kiirust mõõdetakse. Tavaliselt valitakse taustsüsteemiks maapind. 6. Hõõrdejõud- jõudu, mis tekib...
Pidevuse võrrand on tegelikult voolava keskkonna mittekokkusurutavust väljendav matemaatiline seos v S = const., mis väidab, et muutuva ristlõikega torus on voolava mittekokkusurutava keskkonna puhul voolamise keskmise kiiruse ja toru ristlõikepindala korrutis konstantne suurus. Sisehõõrdetegur e. Viskoossus on suurus, mis iseloomustab gaasi või vedeliku viskoossust, st. sisehõõret. dv sisehõõrdetegur. dv on kiiruse On võrdeteguriks Newtoni valemis: F = S , kus dx dx gradient ja S pindala. Gaaside viskoossus temperatuuri tõustes suureneb, vedelikel aga väheneb. Ühikuks Pas. Nihkepaskal on formaalselt küll rõhuühik paskal (N/m2), kuid tuleb arvestada, et klassikalises rõhuühikus on jõud normaalne, st. risti pinnaga, nihkepaskali puhul aga tangensiaalne, st
jaotusfunktsiooni saame diferentsiaalse jaotusfunktsiooni integreerimisel. · Ülekandenähtused (tuletuseta). Ülekandenähtuste all mõistame soojuse, keemilise koostise, impulsi või muu parameetri levikut gaasis. Difusioon: ; D difusioonitegur; Soojusjuhtivus: ; soojusjuhtivustegur; Sisehõõre: ; sisehõõrdetegur. Loeng 10 · Termodünaamika I printsiip (valem). Gaasile antav soojushulk on võrdne siseenergia juurdekasvu ning paisumisel tehtava töö summaga. · Töö isotermilisel protsessil (tuletusega) Isotermilisel protsessil, kus temperatuur konstantne, tuleb avaldada rõhk ruumala ja temperatuuri kaudu ning lahendada diferentsiaalvõrrand: dA=p(V)dV.
Molekulide efektiivdiameeter, väheneb temp. tõustes, seepärast kasvab vaba tee keskmine pikkus. Vaba tee pikkuse sõltuvuse temp.-st T määrab Sutherlandi valem: =*T/T+C. §68. Ülekandenähtused: soojusjuhtivus, difusioon, sisehõõre. Kui gaasi voolamise kiirus u muutub kihist kihti, siis mõjub kahe naaberkihi piiril sisehõõrdejõud, mille suuruse määrab empiiriline valem: f= du/dz*S, kus on viskoossus- ehk sisehõõrdetegur, du/dz- kiiruse gradient, s.o. suurus mis näitab kui kiiresti muutub liikumise kiirus kihtidevahelise pinnaga risti olevas suunas z, S- pinna suurus, mille ulatuses jõud f mõjub. Oletame, et kask kokku-puutuvat gaasikihti paksusega z liiguvad erinevate kiirustega u1 ja u2. Iga gaasimolekul võtab osa kahest liikumisest: kaootilisest soo- jusliikumisest keskmise kiirusega v ja korrapärasest liikumisest kiirusega u, mis on palju väiksem kui v . Olgu mingil hetkel kihtide impulsid K1 ja K2
Sisehõõre. Hüdrodünaamikas kirjeldab sisehõõrde nähtust Newtoni valem (3.7) F = S v /l . Vedeliku või gaasi erinevate kiirustega liikuvate paralleelsete kihtide vaheline sisehõõrdejõud F on Newtoni teise seaduse järgi võrdne liikuva kihi impulsi muuduga ajaühikus vaadeldava pindala S ulatuses. Impulsi muut on aga põhjustatud erinevate kiirustega molekulide vahetumisest kihtide vahel, st., et sisehõõre gaasides on puhtalt impulsi ülekande nähtus. Gaaside sisehõõrdetegur on määratud ainult molekulide kaootilise liikumise keskmise kiirusega, seega on võrdeline T / m , ei sõltu tihedusest. Vedelike korral on aga väärtus määratud põhiliselt molekulaarjõududega, mis temperatuuri tõustes (molekulidevahelise kauguse suurenedes) nõrgenevad. Näiteid väärtuse kohta: õhk 20° C juures 1,810-5 N/m2 s, vesi samal temperatuuril 0,010 N/m2 s. Eelkirjeldatud molekulaarsete ülekandenähtuste kõrval esinevad vedelikes ja gaasides
voolavust, viskoossust ja pindpinevust. Vedelike käitumine tahke aine tasasel pinnal ning pragudes ja kapillaarides. Osmoos (mõiste, seletus). Näited. a. Vedelikeks nim. aineid, mis voolavad raskusjõu mõjul. Vedelikke saadakse gaaside veeldamisel (nt. rõhu langetamisel) või tahkiste sulamisel. b. Vedelike voolavuseks nim. vedelike omadust liikuda. c. Viskoossus e. sisehõõrdetegur on vedelikule iseloomulik suurus, mis näitab vedeliku takistust voolamisele. Viskoossus tõuseb vedeliku temperatuuri langemisel. d. Pindpinevuseks nim. pinnaosakestele mõjuvat jõudu, mis on suunatud vedelikku sisse (vedeliku pinna puutujat mööda risti kontuuri selle osaga, millele nad mõjuvad), ehk tööd, mis tuleb teha molekulide toomiseks faasi sisemusest piirpinnale
Nähtust seletatakse molekulide impulsside ülekandumises põrgetel. v1 - v 2 Ülekantud impulssi saab leida seosest p = St , kus p on impulss, mis kandub l aja t jooksul läbi pinna S, mis eraldab kahte teineteisest kaugusel l olevat ja kiirustega v1 ja v2 liikuvat ainekihti. Suurus on sisehõõrdetegur, mille väärtus on erinevail ainetel erinev. Kihtide vahel mõjuvat jõudu (sisehõõrdejõudu) saab leida seosest v -v Fs = 1 2 S . l Ülekandenähtsutest avaldub gaaside korral kõige tugevamalt difusioon, mis on ka arusaadav, sest gaasimolekulid saavad vabalt liikuda. Esineb ka sisehõõre, sest gaasi molekulid segavad põrkumistega üksteise liikumist. Temperatuuri tõustes sisehõõre gaasides kasvab (molekulide liikumiskiirused suurenevad). Gaasid on halvad
annaabi.ee 
Sisene Facebook'ga
Sisene Google'ga
Sisene LinkedIn'ga
