Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Taivo Tarum Teostatud: Õpperühm: EAEI20 Kaitstud: Töö nr: 15 OT allkiri: STOKES´I MEETOD Töö eesmärk Töövahendid Vedeliku sisehõõrdeteguri Klaasanum uuritava määramine toatemperatuuril. vedelikuga, kruvik, ajamõõtja, mõõtejoonlaud, areomeeter. 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
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 raadiusega, milles gaas voolab, võib gaasi voolamist vaadelda sarnaselt
Tallina Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 14 TO: Poiseuille' meetod Töö eesmärk: Töövahendid: Vedeliku sisehõõrdeteguri Katseseade, mensuur või kaalud, 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
Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 14 OT: POISEUILLE' MEETOD Töö eesmärk: Töövahendid: vee sisehõõrdeteguri määramine katseseade, mensuur või kaalud, mõõtejoonlaud, Poiseuille' meetodil termomeeter, anum Skeem Töö käik 1. Seadke kapillaartoru C horisontaalseks. Valage reservuaari A vett, kuni vee nivoo ulatub 1... 2 cm allapoole anuma ülemisest äärest. 2. Kontrollige, et torus B poleks õhku. Õhu olemasolul tõusevad õhumullid reservuaari A, kui
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 15 OT STOKES`I MEETOD Töö eesmärk: Töövahendid: Vedeliku sisehõõrdeteguri määramine Klaasanum uuritava vedelikuga, kruvik, ajamõõtja, toatemperatuuril mõõtejoonlaud, areomeeter Töö teoreetilised alused: Vedelike sisehõõre väljendub vedelike omaduses avaldada takistust vedelikukihtide nihkumisel üksteise suhtes. Seetõttu liiguvad vedelikukihid laminaarsel voolamisel erivevate kiirustega, kusjuures igale vedelikukihile mõjub takistusjõud dv
Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Natalia Novak Teostatud: Õpperühm: YAMB11 Kaitstud: Töö nr. 14 OT POISEUILLE’ MEETOD Töö eesmärk: Töövahendid: Vee sisehõõrdeteguri määramine Katseseade, mensuur või kaalud, mõõtejoonlaud, 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
Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr: 14 TO allkiri: Poiseuille´ meetod Töö eesmärk: Vedeliku Töövahendid: Katsesead, mensuur või sisehõõrdeteguri määramine kaalud, mõõtejoonlaud, termomeeter, Poiseuille´ meetodil. anum. Skeem: Joonis 1. Töö teoreetilised alused Vedeliku laminaarsel voolamisel on vedeliku kahe teineteisega paralleelse kihi vaheline sisehõõrdejõud arvutatav Newtoni sisehõõrdejõu valemi järgi: dv 1.
märgavas vedelikus. Seega võib keha liikumist takistava jõu leida vedelikukihtide omavahelist nihkumist takistava sisehõõrdejõu kaudu. Korrapärase (kerakujulise) keha jaoks, mis liigub väikese kiirusega lõpmatu ulatusega vedelikus, tuletas Stokes valemi (2) kus on sisehõõrdetegur, r - kera raadius, v - kera kiirus, F - keha liikumist pidurdav takistusjõud. Antud töös kasutatakse valemit (2) sisehõõrdeteguri määramiseks. Takistusjõu F arvutamiseks vaadeldakse kuulikese langemist uuritavas vedelikus. Vedelikku asetatud kehale mõjuvad järgmised jõud: F1 = mg = Vg 1) Raskusjõud (3) kus V on kuulikese ruumala, - kuulikese tihedus, g - raskuskiirendus. 2) Üleslükkejõud F2 = V 0 g (4) kus 0 on vedeliku tihedus. 3) Sisehõõrdest tingitud takistusjõud, mis kasvab võrdeliselt kiirusega. F3 = 6rv (5)
Tallinna Tehnikaülikool Füüsikainstituut Üliõpilane: Teostatud: 13.11.2008 Õpperühm: Kaitstud: Töö nr. 14 OT: Poiseuille' meetod Töö eesmärk: Töövahendid: 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: = ,
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
Tallinna Tehnikaülikool Füüsika instituut Üliõpilane: Teostatud: Õpperühm: Kaitstud: Töö nr: 14 OT: Poiseuille' meetod Töö ülesanne: Töövahendid: Vee sisehõõrdeteguri määramine Katseseade, mensuur või kaalud, Poiseuille' meetodil. mõõtejoonlaud, termomeeter, anum. Tabelid Mõõdetav suurus Mõõtarv ja ühik Absoluutne viga Veesamba kõrgus katse algul R Veesamba kõrgus katse lõpul R Keskmine kõrgus Kapillaari pikkus Väljavoolanud vee ruumala Kapillaari raadius r Voolamise kestus Vee temperatuur
vedelikes väheneb.Ideaalne vedelik-puudub sisehõõre ,pole kokku surutav. 23.Bernoulli võrrand kokkusurumatu mitteviskoosse vedeliku voolutoru statsionaarse voolamise korral p1+gh1+ v12/2=p2+gh2+ v22/2 e p+ gh+ v2/2 = const Statsionaarsel voolamisel ideaalses vedelikus tihedusega (roo) on staatilise rõhu(p) vedelikusamba kaalust tingitud hüdrostaatilise rõhu (gh) ja dünaamilise rõhu (v2/2) summajääv suurus. Turbulentne voolamine .Re>-1000. Sisehõõrdeteguri e viskoossuse ühikuks on (pa s) (paskalsekund). Üleminukut laminaarslet voolamiselt turbulentsele voolamisele iseloomustab Reinholdsi arv.kriitiline Reinholdsi arv Rek=1000.Toricelli seadus määrab anumast ava kaudu väljavoolava vee kiiruse.v2= 2gh1 24.Termodünaamika 1.printsiip Süsteemile antud soojushulk läheb süsteemi siseenergia juurdekasvuks ning töö tegemiseks süsteemi välisjõudude vastu Q=U2-U1+A (Q-soojushulk, U-siseenergia, A-töö välisjõudude vastu)
jooksul. Difraktsiooniks nim laine paindumist oma teel seisva tõkke taha. 4.Bernoulli võrrand- kokkusurumatu mitteviskoosse vedeliku voolutoru statsionaarse voolamise korral p1+gh1+ v12/2=p2+gh2+ v22/2 e p+ gh+ v2/2 = const Statsionaarsel voolamisel ideaalses vedelikus tihedusega (roo) on staatilise rõhu(p) vedelikusamba kaalust tingitud hüdrostaatilise rõhu (gh) ja dünaamilise rõhu (v2/2) summajääv suurus. Turbulentne voolamine .Re>-1000. Sisehõõrdeteguri e viskoossuse ühikuks on (pa s)(paskalsekund). Üleminukut laminaarslet voolamiselt turbulentsele voolamisele iseloomustab Reinholdsi arv.kriitiline Reinholdsi arv Rek=1000 5.Isokooriline protsess- Sellel protsessil jääb konst ruumala (V=const) t/p=const p1/p2=T1/T2 p-rõhk T- temperatuur Temp tõusmisel 10C võrra suureneb iga gaasihulga rõhk 1/273 võrra selle gaasihulga rõhust temp 00C Variant2 1
sisehõõrdetegur(η)[Pa s]. Sisehõõre vedelikes - Viskoosse vedeliku voolamise puhul mõjub mõtteliste voolava vedeliku kihtide vahel hõõrdejõud liikumise suunale vastupidises suunad ja takistab nii liikumist ning vedeliku kiirus väheneb. Eeldame, et vedelikud eraldatud mõttelised kihid ei segune ja kihtide kiirused erinevad, sõltuvalt hõõrdejõudude väärtustest Sisehõõrdejõud Fh –vedelikes on võrdeline kiiruse gradiendiga dv/dx ja vedelikukihi pindalaga S Fh =nSdv /dx . Sisehõõrdeteguri e viskoossuse ühikuks on Pa s. Üleminekut laminaarselt voolamiselt turbulentsele voolamisele iseloomustab Reinoldsi arv Rek=1000 Avokadro arv Na=3,023 1026 näitab mol arvu ühes kilo mol aines. Van der Waalsi võrrand piVi=nRT Ühtlane kulgkliikumine v=s/t=const. Ühtlaselt muutuv kulgliikumine s=cons Vt=v0+at ; s=vot+at2/2 v=/2as. Mitteühtlaselt muutuv sirgliikumine v ja a ei ole const V=ds/dt a=dv/dt
temperatuur muutub ? Kui temperatuur suureneb , siis tihedus langeb . kui temperatuur langeb , siis tihedus suureneb . Viskoossuse kohta ma ei leidnud hetkel midagi. Aga eeldan et viskoossusega on täpselt vastupidi ???? 7.Kuidas määratakse sisehõõrdejõud pinnaühiku jaoks Newtoni sisehõõrde katses? Valemit (1) nimetatakse Newtoni valemiks sisehõõrde jaoks. Võrdetegurit η nimetatakse sisehõõrdeteguriks ehk dünaamiliseks viskoossuseks. Sisehõõrdeteguri pöördväärtust nimetatakse voolavuseks. 8.Kuidas määratake rõhk ja voolukiirus vedeliku voolamise jaoks ? Need kaks alumist valemit siis . 12. Kuidas arvutada rõhu- ja raskusjõudu vedelikus fikseeritud kontrollmahule? Hüdrostaatika põhiülesanne on määrata rõhu muutust tasakaalulises vedelikus, ning arvutada uputatud pindadele ja kehadele mõjuvaid jõude. Näiteks võib tuua hüdrostaatilise rõhuga kaasneva koormuse
Rõhupulss levib, kui ülerõhk laiendab toru ristlõike S suuruseni S + S 56.Millest sõltub rõhulaine levimiskiirus? Toru jäikusest, mida jäigem toru, seda kiirem rõhulaine, elastsusest, mida vähem elastne, seda kiirem. 57.Mis on viskoossus? Kui suur on vere viskoossus? Viskoossus ehk sisehõõrdumine on vedeliku või gaasi sisehõõrdumist iseloomustav suurus. Vere viskoossus on (3-5)*10-3 Pa. 58.Newtoni sisehõõrdejõu valem. 59.Sisehõõrdeteguri ühik SI- ja CGS-süsteemis. SI-süsteemis: kg/ms CGS-süsteemis: 1 Pas = 10 P (puaas) 60.Mis on piirkiirus. Veresette mõõtmine. Piirkiirus vr on keha settimiskiirus vedelikus. Veresette mõõtmiseks kasutatakse 20 cm pikkust kapillaari, mis täidetakse hüübimatuks muudetud verega. Kapillaari hoitakse vertikaalselt vibratsioonivabas kohas. Ühe tunni möödumisel mõõdetakse kapillaari ülaosas moodustunud
(p), vedelikusamba kaalust tingitud hüdrostaatilise rõhu (roo*g*h) ja dünaamilise rõhu (roo*v2/2) summa jääv suurus. p1 + roo*g*h1 + roo*v.index1aste2/2 = p2 + roo*g*h2 + roo*v.index2aste2/2 = ... = const. Torricelli seadus: Torricelli seadus määrab anuma avast väljavoolava vedeliku kiiruse. v.index2=ruutjuur 2gh.index1 (JOONIS) Sisehõõre vedelikus: Sisehõõre Fh vedelikes on võrdeline kiiruse gradiendi (dv/dx) ja vedelikukihi pindalaga (S) ning suunatud liikumise vastu. Sisehõõrdeteguri e viskoossuse (kreeka n. Väljaveninud parem pool) ühikuks on Pa s (paskalsekund) Üleminekut laminaarselt voolamiselt turbulentsele voolamisele iseloomustab Reinoldsi arv. Kriitiline reinoldsi arv Rek=1000. Fh=(kreeka n)*S*dv/dx Re=v*r*roo/(kreeka n) (n ühik on 1 Pa s=10 Puaasi) Termodünaamika 1. Printsiip: Süsteemile antud soojushulk läheb süsteemi siseenergia juurdekasvuks ning töö tegemiseks süsteemi välisjõudude vastu. Q=U.index2 – U.index1 + A, kus
Olgu mingil hetkel kihtide impulsid K1 ja K2. Need muutuvad pidevalt, sest soojusliikumise tõttu toimub pidevalt molekulide üleminek ühest kihist teise. Ajavahemikus t läbib pindala S kummaski suunas ühepalju molekule: N=1/6 *nvSt. Saame arvutada hõõrdejõu valemist f1=K1/t=1/6*nvm(u2-u1)S, asendame selles u1 ja u2 väärtused saame: f=1/6* nvm(du/dz*2)S. Arvestades, et korrutis nm on gaasi tihedus , saame viimase valemi kirjut. kujul: f=(1/3*v)du/dz*S. Sisehõõrdeteguri avaldis on: =1/3 *v. §69. Pindpinevus. Pinnaenergia olemasolu tõttu ilmneb vedelike puhul tendents vähendada oma pindala. Vedelik käitub nii, nagu oleks ta elastse väljavenitatud kile sees, mis püüab kokku tõmbuda. Tuleb silmas pidada, et tegelikult mingit vedelikku piiravat kilet muidugi ei ole. Pinnakiht koosneb samadest molekulidest mis kogu vedelik, ka molekulidevaheline mõju on pinnakihis sama nagu vede-liku sees
Asendades saadud dz dz avaldised võrdusesse (3.3), saame 23 1 du f = n m v S , (3.5) 3 dz 1 millest saame avaldise sisehõõrdeteguri jaoks: = n m v . Kuivõrd molekulide vaba tee 3 1 keskmine pikkus ~ , kus - molekulid ristlõikepindala, ning soojusliikumise keskmine n kiirus v = 3kT m , siis järelikult ~
annaabi.ee 
