Áramlástani alapok 1. 9. évfolyam Áramlástani alapmennyiségek Áramlástani alapok 1. 9. évfolyam

1.Folyadék(gáz)mennyiség A, Tömeg: - jele: m - egysége: 1 kg - mérése: Statikusan-folyadék vagy gáz esetén az „üres” tartály tömegének és a folyadékkal vagy gázzal teli tartály tömegének különbségéből B, Térfogat: - jele: V - egysége: 1 m3 - mérése: a folyadék átönthető mérőedénybe, gáz térfogata megegyezik a tartály térfogatával A két mennyiség közötti kapcsolatot a sűrűség fogalma létesíti.

2. Sűrűség Értelmezése: az egységnyi térfogatban foglalt tömeg mennyisége. Jele: ρ (görög ró) Egysége: 1 kg/m3 Nagysága: Az anyagok sűrűsége függ a hőmérséklettől. A szilárd anyagok sűrűsége a hőmérsékletváltozás hatására csak kisebb mértékben változik, a folyadékok és a gázok sűrűsége hőmérsékletük növekedésével csökken. A gázok sűrűsége a hőmérsékleten kívül a nyomástól függően is változik, növekvő nyomáson sűrűségük nő.

2.1 A víz sűrűsége A víz sűrűsége különlegesen a többi anyagtól eltérően változik. A víz sűrűsége a hőmérséklet függvényében 0 °C-on: 999,868 kg/m3 4 °C-on: 1000 kg/m3 20 °C-on: 998,230 kg/m3 25 °C-on: 997,04 kg/m3 100 °C-on: 958,38 kg/m3 Az adatokból látható, hogy a víz sűrűsége 4 °C-on a legnagyobb. 4 °C-nál kisebb hőmérsékleten a többi anyagtól eltérően nem nő, hanem csökken a hőmérséklete. A folyékony víz sűrűsége nagyobb, mint a jég sűrűsége, így a jég a víz tetején úszik. A víz 4°C-os sűrűségmaximuma miatt hűl le télen a tengerek víze megközelítőleg csak 4 °C hőmérsékletre, mivel a nehezebb 4 °C-os víz lesűllyed és a mélyből a melegebb víz jut a felszínre. További lehűléskor a hidegebb víz a felszínen marad és végül könnyebb sűrűségű jéggé alakul át. A jég a víz felszínén úszik és megvédi az alatta lévő vízet a lehűléstől, így a hideg nagyobb mélységig csak nehezen tud lehatolni és teljes terjedelmében csak nagyon nehezen fagy meg.

3.Áramlást leíró mennyiségek Tömegáram Értelmezése: -az időegység alatt szállított tömeg. Jele: qm Egysége: 1 kg/s Nagysága: qm= m/∆t Térfogatáram Értelmezése: -az időegység alatt szállított térfogat. Jele: qv Egysége: 1 m3/s Nagysága: qv = V/∆t A tömegáram és a térfogatáram között a sűrűség létesít kapcsolatot: qm= m/∆t=ρV/∆t=ρqv

4.Nyomás Értelmezése: A nyomás a nyomott felületnek (A) és a felületet merőlegesen nyomó erőnek (F) a hányadosa. Jele: p Egysége: 1 N/m2 = 1 Pa (Pascal) Nagysága: p=F/A A légnyomás: - a levegőoszlop nyomása - jele: po A túlnyomás: - a légnyomásnál nagyobb nyomás - jele: pt Az abszolút nyomás: - a légnyomás és a túlnyomás összege - jele: pa - nagysága: pa = po + pt A vákuum: -a légnyomás és a légnyomásnál kisebb nyomás különbsége a vákuum. (Ami hiányzik a légnyomásból)

4.1 A folyadék nyomása A folyadéksúlyából származó nyomást hidrosztatika nyomásnak nevezzük. •Függ:- Folyadéksűrűségétől(𝜌)–egyenesarányosság - Folyadékoszlopmagassága(ℎ)–egyenesarányosság •Kiszámítása: 𝑝=𝜌∙𝑔∙ℎ •Mértékegysége: 𝑃𝑎(pascal) •Mérése: manométerrel (gumihártyás nyomásmérő)

4.2 Gázok nyomása Ha egy felfújt focilabdából kiengedjük a levegő egy részét, méréssel megállapíthatjuk, hogy a labda tömege kisebb lesz → a levegőnek van tömege (súlya). A levegő a benne levő minden testre nyomást gyakorol. Ez a nyomás a légnyomás, ami a levegő súlyából származik és hatása minden irányban tapasztalható. A légnyomást barométerrel mérhetjük. A tengerszint feletti magasság növekedésével a légnyomás csökken. (Ennek az az oka, hogy a légtérben felfelé haladva a levegőoszlop rétegvastagsága és átlagsűrűsége is egyre kisebb lesz.) A légnyomás a levegő páratartalmától is függ. (A páratartalom növekedésével a légnyomás csökken. A légnyomás csökkenéséből arra lehet következtetni, hogy esős idő várható. A nagyobb páratartalmú levegőnek kisebb a sűrűsége, mint a száraz levegőnek → felhők magasan lebegnek.)

4.21 A Toricelli-féle kísérlet A levegő nyomását Toricelli (1608-1647) olasz tudós mérte meg először, 1643-ban. A légköri nyomás átlagos értéke a tengerszint magasságában a 76 cm magas higanyoszlop nyomásával egyenlő. Értéke közelítőleg 100kPa. Egy 1m hosszú, egyik végén zárt üvegcsövet teletöltött higannyal, azután a cső nyitott végét befogva, nyílásával lefelé higanyba állította. A nyílás szabaddá tétele után a csőből a higany egy része kiömlött, de 76cm magas higanyoszlop benne maradt. A csőben maradt higanyoszlop hidrosztatikai nyomásával a szabad higanyfelszínt érő légnyomás tart egyensúlyt.

4.3 Nyomáskülönbségen alapuló eszközök