Астрономија

Можете ли претпоставити висину атмосфере у сврху израчунавања површинског притиска?

Можете ли претпоставити висину атмосфере у сврху израчунавања површинског притиска?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

С обзиром на то да се по дефиницији висине скале атмосфера разређује за фактор 1 / е ^ к где Икс да ли је надморска висина у смислу висине вишеструке скале (Погледајте табелу овде: Дефиниција висине скале), можемо ли претпоставити да атмосфера на надморској висини од 6Х заправо не постоји?

Густина на коти 6Х 1 / е ^ 6 = ~ 0,00248 значила би око 0,2% густине на површинском нивоу

Знам да не постоји стварна физичка граница, али оно што тражим је оно што је претпостављени стандард за поједностављивање прорачуна. Или је једноставно лоша идеја покушати то учинити на овај начин?

* Ово је наставак другог питања: Како можете одредити почетну запремину атмосфере планете?


Све зависи од тога шта покушавате да урадите. У неке сврхе 6Х може одговарати одговарајућем вакууму, а другима не. Густина није довољно мала да би се занемарили њени ефекти на свемирски брод (у случају Земље говоримо о око 48 долара). Заправо је 48 долара на км мање од рекорда надморске висине за беспилотни балон, мада већи од рекорда надморске висине за ваздухоплове који дишу ваздухом.


На нивоу мора атмосферски притисак је око 1 бара. Међутим, пракса показује да притисак ваздуха све више опада са повећањем надморске висине. На пример, на планини високој 2000 метара, атмосферски притисак је само око 0,8 бара. На планини Еверест на надморској висини од 8848 метара, ваздух врши притисак од само 0,3 бара.

Слика: Смањење густине ваздуха са повећањем висине

Уз помоћ модела честица, овај феномен се може јасно разумети. На крају, сви молекули гаса имају масу, ма колико била мала. То доводи до чињенице да су честице гаса такође подложне гравитацији. Постоје стални судари између честица и молекули наизглед одлете у случајним правцима. Међутим, посебно код веома великих димензија, може се видети да су молекули ваздуха прилично близу површине земље због силе гравитације. Због ове гравитационе силе земље, молекули ваздуха се такорећи повлаче према доле, где се затим сударају са другим честицама ваздуха и поново катапултирају у ваздух.

Ово понашање се може сликовито репродуковати у моделу. У ту сврху се куглице пуне у вертикалну стаклену цев. Стаклена цев стоји на осцилирајућој плочи. Вибрација даје лоптицама случајну брзину. Због тога се лоптице трајно сударају једна с другом, баш као и молекули у ваздуху. Лопте се катапултирају на случајне висине баш као и прави молекули ваздуха.

Слика: Куглице на вибрирајућој плочи

Коначно, може се приметити да се већина куглица налази у близини вибрационе плоче. Са повећањем висине, густина куглица опада, пошто се само неколико куглица судара на такав начин да се неколико пута катапултирају у ваздух. Таква расподела густине по висини се такође налази код молекула ваздуха! Густина ваздуха се такође све више смањује са повећањем надморске висине, јер све мање молекула ваздуха може достићи тако велике висине. То је такође разлог зашто многи пењачи носе додатне кисеонике у боцама са компримованим ваздухом на великим висинама. Јер мали број молекула ваздуха више није довољан да тело опскрби кисеоником.

Анимација: Лопте на осцилирајућој плочи

Смањена густина ваздуха је такође директно одговорна за смањење ваздушног притиска. У чланку Притисак у гасовима већ је детаљно објашњено да је притисак у гасовима узрокован сударима молекула са интерфејси попут зида контејнера или клипа. Смањена густина честица тако значи и мањи број судара. То заузврат резултира нижим притиском гаса.

Смањивање ваздушног притиска са повећањем надморске висине резултат је смањене густине ваздуха. Смањење густине ваздуха настало је због чињенице да су честице ваздуха такође подложне гравитацији Земље и стога остају ближе површини Земље!


Опрема се састоји од правоугаоног провидног резервоара за воду, произведеног квадранта, крака за вагу, подесиве противтеже и уређаја за мерење нивоа воде (слика 1.1).

Резервоар за воду има одводни вентил на једном крају и три подесива завртња за ноге за изравнавање апарата. Квадрант је постављен на вагу која се окреће на ивицама ножа. Ивице ножа се поклапају са средином лука квадранта, стога једина хидростатичка сила која делује на вертикалну површину квадранта ствара тренутак око тачке окретања. Овај тренутак се може уравнотежити додавањем тежине на вешалицу која се налази на левом крају крака за вагу, на фиксној удаљености од осовине. Будући да линија деловања хидростатичких сила примењених на закривљеним површинама пролази кроз тачку вешања, силе немају утицаја на тренутак. Хидростатичка сила и њена линија деловања (центар притиска) могу се одредити за различите дубине воде, при чему је вертикално лице квадрата делимично или потпуно потопљено.

Индикатор нивоа причвршћен на бочној страни резервоара показује када је крак за равнотежу водораван. Вода се на врх резервоара пушта флексибилном цевчицом и може се одводити кроз славину са бочне стране резервоара. Ниво воде приказан је на скали на бочној страни квадранта [1].

Слика 1.1: Апарат за хидростатички притисак Армфиелд Ф1-12


Одговори и одговори

Ако добро разумем вашу конфигурацију, требало би да буде д * г * 11. Све док вода унутар цеви није изолована споља, притисак у било којој тачки цеви је потпуно једнак притиску воде споља на истом нивоу. Претпостављам да у цеви нема ваздушног стуба. Ако постоји, горе наведено неће бити случај.

Ах дивно, хвала. Претпостављао сам да ће то бити случај, али онда сам предуго размишљао и поново се збунио.

Како се мења мерење притиска са стубом ваздуха унутар цеви? Да ли бисте требали користити однос густине ваздуха / воде у цеви? Или то више има везе са компресибилношћу ваздуха?

Који би био метод израчунавања?

Притисак на врху ваздушне колоне је практично исти као притисак на дну стуба. У поређењу са воденим стубом где је промена притиска л * д * г, ваздушни стуб уводи разлику те величине. Дакле, да бисте израчунали притисак на било ком нивоу, прво претпоставите да нема ваздушних стубова, а затим додајте л * д * г за сваки ваздушни стуб * испод * жељеног нивоа. Или можете додати слова, а затим помножити са д * г. На пример, ако цев садржи сав ваздух, тада је на доњем крају притисак 60 * д * г, па би и врх требао бити 60 * д * г. Мој предложени метод даје следећи резултат:

П унутрашња цев на 10 стопа = П спољна цев на 10 стопа + разлика у ваздушном ступу
= 10 * д * г + 50 * д * г = 60 * д * г (исто)

. само што још увек не схватам зашто је то тачно. Зашто се не примењује стандардна густина л * г *?
Претпостављам да је то зато што је вода изнад колоне гушћа од ваздушне, зар не? И тако притисак воде диктира притисак ваздуха, пошто је тежина ваздуха мање или више занемарљива у поређењу са водом која га окружује?
Тако је у основи притисак на било којој висини унутар стуба ваздуха у цеви отприлике једнак притиску нивоа воде на дну тог стуба ваздуха, а притисак воде је једнак апсолутној дубини * густина * гравитација. Да ли те коректно пратим?

Формула л * д * г односи се на притисак воде у отвореном контејнеру, јер је притисак воде на површини нула (или бих требао рећи атмосферски притисак). То није нужно случај у затвореном контејнеру.

У недостатку ваздушних стубова, формула се и даље примењује, јер је притисак једнак на одређеном нивоу (доњи крај), а градијент притиска је исти унутар и изван цеви све до горњег краја.


Одговори и одговори

Сила узгона једнака је тежини расељене воде. За одређену запремину, ово је тежина једнаке запремине воде и врло мало би варирала са дубином, јер је вода нестлачива. Дакле, како се објект подиже, сила узгона је у основи константна.

Супротстављање овој сили узгона је сила надоле услед гравитације предмета. Ако додате нешто, било шта, било да је реч о гасу под притиском или песку, предмет ће се спорије дизати због додатне тежине.

Хвала Билл & амп Доц,
Дакле, ако ово добро разумем, сфера може теоретски да садржи вакуум и да се и даље подиже једноставно на основу свог односа м / в у односу на воду? Требало би да расте још брже, јер гас има додатну тежину?

Што се тиче р * г * (делта х): Да ли то значи да би, да имам цилиндар уместо кугле, он растао брже што би био већи?
Доц, желим да будем сигуран да правилно разумем термин (делта х). Односи се на апсолутну величину објекта (од врха до дна), а не на дубину океана - тачно?

Да. Узлазна сила према горе зависи само од запремине. Што мање масе има, то је веће убрзање.

Господо, опростите ми на глупости, али заиста желим да ово правилно разумем. Ако два објекта имају исти волумен и маса - и један је широк и раван (попут површинске рибе), а други је дугачак и танак и окомит: према р * г * (делта х), дугачак танки вертикални би брже испливао на површину? Да? (игнорисање проблема са турбуленцијом и обртним моментом)

Друго, када говорите о убрзању, ако два објекта имају исти узгон, без обзира на однос масе и запремине сваког објекта, према Билловој објави горе, уопште не би требало бити убрзања. Требали би се подићи потпуно истим темпом од самог дна океана до самог врха. Да?

Мислим да ово објашњава зашто су рибе на дну водоравно водоравне и танке да би минимализирале њихов узгон. Али зашто су онда друге рибе танке, високе и усправне - како би им помогле да испливају на површину?

Не. Поменуо сам ρгΔх само да бих илустровао како је разлика притиска независна од дубине, али то није формула за узлазну силу. Плутајућа сила једнака је ρгв, где је в запремина предмета. Плутајућа сила је независна од облика.

ти били они који су рекли да ће убрзање бити нула у вашем последњем посту. Претпостављам да је то била само грешка у куцању.

У сваком случају, наравно да ће доћи до убрзања. Ако занемаримо отпорну силу (отпор течности) док се предмет креће кроз воду, тада би убрзање било константно.

Тхе градијент притиска је свуда исти. Плутајућа сила не зависи од дубине. Дакле, нето сила (занемарујући отпор течности) остаје константна, па убрзање остаје константно. Стопа успона би се наравно повећала.

(Уреди: Као што Русс имплицира, игнорисање повлачења је лоша претпоставка.)

Не, није тачно. Ако је „сила у успону“ иста, како могу имати различита убрзања?

Морате схватити да је полетна сила нето сила услед притиска воде. Већи притисак ће сломити објект више, али неће повећати нето сила на то.

Узмимо врло једноставан пример и разрадимо то. Рецимо да имам коцку дрвета испод воде на некој дубини. Даље претпоставимо да је савршено поравнато, тако да су странице вертикалне, а горњи и доњи водоравни. Дужина сваке странице је Л. (Дакле, запремина је Л 3.) Израчунајмо узлазну силу на ову коцку дрвета директно узимајући у обзир притисак воде на њој. Можемо занемарити силе на вертикалним странама коцке, јер ће супротне странице имати једнаку и супротну силу - тако се те силе поништавају.

Све о чему морамо да бринемо је сила на врху и дну коцке. Назовимо дубину врха коцке х. (Другим речима, врх коцке је растојање х испод површине воде.) Дубина доње површине је дубина Л дубље, дакле х + Л, а самим тим и притисак воде на доњој површини је мало већи . Хајде да схватимо:
- горња површина: Притисак = ρгх укупна сила на горњу површину = притисак * површина = ρгх * Л 2 надоле
- доња површина: Притисак = ρг (х + Л) укупна сила на доњу површину = притисак * површина = ρг (х + Л) * Л 2 нагоре

Нето сила (узлазна сила):
Сила према горе - сила доле =
ρг (х + Л) * Л 2 - ρгх * Л 2 =
ρгх * Л 2 + ρгЛ * Л 2 - ρгх * Л 2 = [СТРИКЕ] ρгх * Л 2 [/ СТРИКЕ] + ρгЛ * Л 2 - [СТРИКЕ] ρгх * Л 2 [/ СТРИКЕ] = ρгЛ * Л 2 = ρг * Л 3

Тај последњи појам је просто ρг * запремина, како се очекивало. Имајте на уму да је стварни притисак због дубине коцке поништава и самим тим није битно. Коначни израз за узлазну силу не укључује помињање дубине воде.

Иако је овај прорачун био за посебан случај, где су се странице коцке савршено поравнале ради лакшег израчунавања, може се урадити анализа за било који облик и било коју оријентацију (помоћу рачуна) и добити исти одговор дат по Архимедовом принципу: Помазна сила једнака је тежина измештене течности.


Можете ли претпоставити висину атмосфере у сврху израчунавања површинског притиска? - Астрономија

На крају овог одељка моћи ћете да:

  • Објасните појмове у Берноуллијевој једначини
  • Објасните како је Бернулијева једначина повезана са очувањем енергије
  • Опишите како извести Берноуллијев принцип из Берноуллијеве једначине
  • Извршите прорачуне користећи Берноуллијев принцип
  • Опишите неке примене Берноуллијевог принципа

Као што смо показали на (слици), када течност тече у ужи канал, њена брзина се повећава. То значи да се и његова кинетичка енергија повећава. Повећана кинетичка енергија долази од мрежног рада на флуиду који га гура у канал. Такође, ако течност промени вертикални положај, на течности се ради гравитационом силом.

Разлика притиска настаје када се канал сузи. Ова разлика притиска резултира нето силом на течност, јер је притисак пута већи од површине једнак сили, а та нето сила делује. Присјетите се теореме о радној енергији,

Мрежни рад повећава кинетичку енергију течности. Као резултат, притисак пада у течности која се брзо креће без обзира да ли је течност ограничена на цев.

Постоји много уобичајених примера пада притиска у течностима које се брзо крећу. На пример, туш завесе имају непријатну навику да се избоче у туш кабину када је туш укључен. Разлог је тај што струја воде и ваздуха велике брзине ствара подручје нижег притиска унутар туша, док притисак на другој страни остаје на стандардном атмосферском притиску. Ова разлика притиска резултира нето силом која гура завесу према унутра. Слично томе, када аутомобил пролази ауто камионом на аутопуту, чини се да се два возила вуку једно према другом. Разлог је исти: Велика брзина ваздуха између аутомобила и камиона ствара подручје нижег притиска између возила, а већа притиска споља их гурају заједно ((слика)). Овај ефекат примећен је још средином 1800-их, када је утврђено да се возови који су пролазили у супротним смеровима несигурно нагињу један према другом.

Слика 14.29 Поглед одозго на аутомобил који пролази поред камиона аутопутем. Ваздух који пролази између возила тече у ужем каналу и мора повећати брзину ([латекс] _ <2> [/ латекс] је већи од [латекс] _ <1> [/ латекс]), узрокујући пад притиска између њих ([латекс]

_ < текст> [/ латекс] је мањи од [латекс]

_ < текст>) тект <.> [/ латекс] Већи притисак споља гура аутомобил и камион.

Очување енергије и Берноуллијева једначина

Примена принципа очувања енергије на ламинарни ток без трења доводи до врло корисне везе између притиска и брзине протока у флуиду. Ова веза се назива Бернулијева једначина, назван по Данијелу Бернулију (1700–1782), који је у својој књизи објавио своје студије о кретању течности Хидродинамица (1738).

Узмите у обзир некомпресибилну течност која протиче кроз цев која има различит пречник и висину, као што је приказано на (слика). Ознаке 1 и 2 на слици означавају две локације дуж цеви и илуструју однос између подручја попречних пресека А., брзина протока в, висина од тла г., и притисак стр у свакој тачки. Овде претпостављамо да је густина у две тачке иста - дакле, густина се означава са [латекс] рхо [/ латек] без икаквих индекса - и с обзиром да је течност у некомпресибилном стању, засенчене запремине морају бити једнаке.

Слика 14.30 Геометрија коришћена за извођење Берноуллијеве једначине.

Такође претпостављамо да у течности не постоје вискозне силе, па ће се енергија било ког дела течности сачувати. Да бисмо извели Берноуллијеву једначину, прво израчунавамо рад на течности:

За обављени посао заслужна је конзервативна сила гравитације и промена кинетичке енергије течности. Промена кинетичке енергије течности једнака је

Промена потенцијалне енергије је

Тада једначина енергије постаје

Преуређивањем једначине добија се Берноуллијева једначина:

Овај однос наводи да се механичка енергија било ког дела течности мења као резултат рада течности спољашњег на тај део, услед различитог притиска на путу. С обзиром да су две тачке изабране произвољно, Берноуллијеву једначину можемо генералније написати као принцип очувања дуж тока.

За некомпресибилну течност без трења, комбинација притиска и збира кинетичке и потенцијалне густине енергије константна је не само током времена, већ и дуж струје:

Овде се мора посебно напоменути да у динамичкој ситуацији притисци на истој висини у различитим деловима течности могу бити различити ако имају различите брзине протока.

Анализирајући Берноуллијеву једначину

Према Бернулијевој једначини, ако пратимо малу запремину течности дуж њеног пута, разне количине у збиру могу се променити, али укупна количина остаје константна. Бернулијева једначина је у ствари само погодна изјава о очувању енергије за нестлачиву течност у одсуству трења.

Општи облик Берноуллијеве једначине садржи три члана и он је широко применљив. Да бисмо га боље разумели, размотримо неке специфичне ситуације које поједностављују и илуструју његову употребу и значење.

Бернулијева једначина за статичке течности

Прво размотрите врло једноставну ситуацију када је течност статична - то јест, [латекс] _<1>=_ <2> = 0. [/ латекс] Бернулијева једначина у том случају је

Једначину можемо даље поједноставити постављањем [латекса] _ <2> = 0. [/ латекс] (Било која висина се може одабрати за референтну висину од нуле, као што се то често ради у другим ситуацијама које укључују гравитациону силу, чинећи све остале висине релативним.) У овом случају добијамо

Ова једначина нам говори да се у статичким течностима притисак повећава са дубином. Како идемо од тачке 1 до тачке 2 у течности, дубина се повећава за [латекс] _ <1> [/ латекс], и последично, [латекс]

_ <2> [/ латекс] је већи од [латекс]

_ <1> [/ латекс] за количину [латекс] рхо г_ <1> [/ латекс]. У најједноставнијем случају, [латекс]

_ <1> [/ латекс] је нула на врху течности и добијамо познати однос [латекс] п = рхо гх [/ латекс]. [латекс] ( текст, п = рхо гх [/ латекс] и [латекс] текст<δ>_ < текст> = тект <−> мгх.) [/ латекс] Дакле, Бернулијева једначина потврђује чињеницу да је промена притиска услед тежине течности [латекс] рхо гх [/ латекс]. Иако уводимо Берноуллијеву једначину за кретање течности, она укључује већи део онога што смо раније проучавали за статичке течности.

Берноуллијев принцип

Претпоставимо да се течност креће, али да јој је дубина константна - то јест, [латекс] _<1>=_ <2> [/ латекс]. Под овим условом Берноуллијева једначина постаје

Ситуације у којима течност тече на константној дубини толико су честе да се ова једначина често назива и Берноуллијев принцип, што је једноставно Берноуллијева једначина за течности на константној дубини. (Имајте на уму да се ово односи на малу запремину течности док је пратимо дуж њеног пута.) Берноуллијев принцип појачава чињеницу да притисак опада како се брзина повећава у покретној течности: Ако [латекс] _ <2> [/ латекс] је већи од [латекс] _ <1> [/ латекс] у једначини, затим [латекс]

_ <2> [/ латекс] мора бити мањи од [латекс]

_ <1> [/ латекс] да би једнакост важила.

Пример

Израчунавање притиска

У (Пример) смо открили да се брзина воде у цреву повећала са 1,96 м / с на 25,5 м / с идући од црева до млазнице. Израчунајте притисак у цреву, с обзиром да је апсолутни притисак у млазници [латекс] 1,01 , × , <10> ^ <5> , < тект> ^ <2> [/ латекс] (атмосферски, какав мора бити) и под претпоставком равног протока без трења.

Стратегија

Проток у нивоу значи константну дубину, па важи Берноуллијев принцип. Индекс 1 користимо за вредности у цреву и 2 за вредности у млазници. Стога се од нас тражи да пронађемо [латекс] _ <> [/ латекс].

Решење

Решавање Бернулијевог принципа за [латекс]

_ <1> [/ латекс] даје

Замена познатих вредности,

Значај

Овај апсолутни притисак у цреву је већи него у млазници, како се очекивало, будући да в је већа у млазници. Притисак [латекс]

_ <2> [/ латекс] у млазници мора бити атмосферски, јер вода излази у атмосферу без других промена у условима.

Примене Берноуллијевог принципа

Догађају се многи уређаји и ситуације у којима течност тече на константној висини и на тај начин се могу анализирати са Берноуллијевим принципом.

Ентраинмент

Људи су већ дуго примењивали Берноулли-јев принцип тако што су смањивали притисак у течностима велике брзине да би се ствари кретале. Са већим притиском споља, течност велике брзине тера друге течности у ток. Овај процес се назива замамност . Уређаји за хватање користе се од давнина као пумпе за подизање воде на мале висине, колико је потребно за исушивање мочвара, поља или других ниских подручја. Неки други уређаји који користе концепт привлачења приказани су на (слика).

Слика 14.31 Уређаји за увлачење користе повећану брзину флуида за стварање ниских притисака, који затим увлаче једну течност у другу. (а) Бунсенов горионик користи подесиву млазницу за гас, увлачећи ваздух за правилно сагоревање. (б) Атомизер користи стиснуту сијалицу да створи млаз ваздуха који увлачи капи парфема. Прскалице и карбуратори користе врло сличне технике за померање својих течности. (ц) Уобичајени аспиратор користи брзи млаз воде да створи подручје нижег притиска. Аспиратори се могу користити као усисне пумпе у стоматолошким и хируршким ситуацијама или за одводњавање поплављеног подрума или стварање смањеног притиска у посуди. (д) Димњак бојлера је дизајниран да увлачи ваздух у цев која води кроз плафон.

Мерење брзине

(Слика) приказује два уређаја који примењују Берноуллијев принцип за мерење брзине течности. Манометар у делу (а) повезан је са две цеви које су довољно мале да не ометају знатно проток. Цев окренута ка надолазећој течности ствара мртву тачку нулте брзине ([латекс] _ <1> = 0 [/ латекс]) испред себе, док течност која пролази кроз другу цев има брзину [латекс] _ <2> [/ латекс]. То значи да Берноуллијев принцип како је наведено у

Тако притисак [латекс]

_ <2> [/ латекс] током другог отвора смањује се за [латекс] фрац <1> <2> рхо _ <2> ^ <2> [/ латекс], па течност у манометру расте за х на страни која је повезана са другим отвором, где

(Сетите се да симбол [латекс] пропто [/ латек] значи „пропорционално са.“) Решавање за [латекс] _ <2> [/ латекс], то видимо

Део (б) приказује верзију овог уређаја која је уобичајена за мерење различитих брзина флуида, такви уређаји се често користе као индикатори брзине ваздуха у ваздухоплову.

Слика 14.32 Мерење брзине течности засновано на Берноуллијевом принципу. (а) Манометар је повезан са две цеви које су близу једна другој и довољно мале да не ометају проток. Цев 1 је отворена на крају окренутом ка току. Тамо се ствара мртва тачка која има нулту брзину. Цев 2 има отвор са стране, па течност има брзину в преко отвора, па притисак тамо опада. Разлика у притиску на манометру је [латекс] фрац <1> <2> рхо _ <2> ^ <2> [/ латекс], па је х пропорционално са [латекс] фрац <1> <2> рхо _ <2> ^ <2>. [/ латекс] (б) Овај тип уређаја за мерење брзине је Прандтлова цев, такође позната као питот цев.

Ватрогасно црево

Све претходне примене Берноуллијеве једначине подразумевале су поједностављивање услова, попут константне висине или константног притиска. Следећи пример је општија примена Берноуллијеве једначине у којој се мењају притисак, брзина и висина.

Пример

Израчунавање притиска: млазница ватрогасног црева

Ватрогасне цеви које се користе у великим структурним пожарима имају унутрашњи пречник 6,40 цм ((слика)). Претпоставимо да такво црево носи проток од 40,0 Л / с, почевши од манометарског притиска од [латекс] 1,62 , × , <10> ^ <6> < тект> ^ <2> [/ латекс]. Црево се уздиже 10,0 м дуж мердевина до млазнице чији је унутрашњи пречник 3,00 цм. Колики је притисак у млазници?

Слика 14.33 Притисак у млазници овог ватрогасног црева мањи је него на нивоу тла из два разлога: Вода мора ићи узбрдо да би дошла до млазнице, а брзина се повећава у млазници. Упркос смањеном притиску, вода може вршити велику силу на све што удари захваљујући својој кинетичкој енергији. Притисак у воденом току постаје једнак атмосферском притиску када изађе у ваздух.

Стратегија

Морамо да користимо Берноуллијеву једначину да бисмо решили притисак, јер дубина није константна.

Решење

при чему се претплатници 1 и 2 односе на почетне услове на нивоу тла, односно на коначне услове унутар млазнице. Прво морамо да нађемо брзине [латекс] _ <1> [/ латекс] и [латекс] _ <2> [/ латекс]. Пошто је [латекс] К = _ <1>_ <1> [/ латекс], добијамо

Ова прилично велика брзина је корисна за постизање ватре. Сада, узимање [латекса] _ <1> [/ латек] да буде нула, решавамо Берноуллијеву једначину за [латек]

_ <2> [/ латекс]:

Заменом познатих вредности добија се

Значај

Ова вредност је манометар, јер је почетни притисак дат као манометар. Дакле, притисак млазнице је једнак атмосферском притиску као што мора, јер вода излази у атмосферу без промена у својим условима.

Резиме

  • Берноуллијева једначина наводи да је збир на свакој страни следеће једначине константан или исти у било које две тачке у некомпресибилном флуиду без трења:

Концептуална питања

Можете избризгати воду из баштенског црева на знатно већу удаљеност делимичним покривањем отвора палцем. Објасните како ово функционише.

Вода се пуца готово вертикално према горе у украсну фонтану и примећује се да се поток шири како се подиже. Супротно томе, млаз воде који пада равно из славине сужава се. Објаснити зашто.

Маса воде која улази у површину попречног пресека мора бити једнака количини која излази. Из једначине континуитета знамо да густина пута површина помножена са брзином мора остати константна. Пошто се густина воде не мења, брзина помножена са површином пресека која улази у регион мора бити једнака површини пресека пута брзином која напушта регион. Будући да се брзина тока фонтане смањује како расте услед гравитације, површина мора да се повећа. Будући да се брзина струје славине убрзава како пада, површина се мора смањити.

Вратите се на (слика). Одговорите на следећа два питања. Зашто је [латекс]

_ [/ латекс] мање од атмосферског? Зашто је [латекс]

_ [/ латекс] већи од [латекса]

_ [/ латекс]?

Цев са уским сегментом дизајнираном да појача привлачење назива се Вентури, као што је приказано доле. Вентурис се врло често користи у карбураторима и аспираторима. Како ова структура појачава привлачење?

Неке цеви за димњаке имају облик слова Т, са попречним делом на врху који помаже у одвођењу гасова кад год умере дах. Објасните како ово функционише у смислу Берноуллијевог принципа.

Да ли постоји ограничење висине до које уређај за хватање може подићи течност? Објасните свој одговор.

Рад који се врши притиском може се користити за повећање кинетичке енергије и за добијање потенцијалне енергије. Како висина постаје већа, све је мање енергије која се даје кинетичкој енергији. На крају ће бити максимална висина коју није могуће савладати.

Зашто је пожељно да авиони полете у ветар, а не у ветар?

Кровови се понекад одбијају вертикално током тропског циклона, а зграде понекад експлодирају напоље када их погоди торнадо. Да бисте објаснили ове појаве, користите Бернулијев принцип.

Због брзине ваздуха изван зграде, притисак изван куће се смањује. Већи притисак у згради може у суштини однети кров или изазвати експлозију зграде.

Опасно је стајати у близини железничке пруге када пролази брзи приградски воз. Објасните зашто би вас атмосферски притисак гурнуо према возу који се креће.

Притисак воде у млазници црева може бити мањи од атмосферског притиска због Берноулли ефекта. Објасните у енергетском смислу како вода може да излази из млазнице у супротном атмосферском притиску.

Ваздух унутар црева има кинетичку енергију услед свог кретања. Кинетичка енергија се може користити за рад против разлике притиска.

Давид је спустио прозор на свом аутомобилу током вожње аутопутем. Празна пластична врећа на поду одмах је излетела кроз прозор. Објаснити зашто.

На основу Берноуллијеве једначине, која су три облика енергије у течности? (Имајте на уму да су ови облици конзервативни, за разлику од преноса топлоте и других дисипативних облика који нису обухваћени Бернулијевом једначином.)

Потенцијална енергија због положаја, кинетичка енергија због брзине и рад урађен разликом притиска.

Стара гумена чизма приказана доле има два цурења. На коју максималну висину вода може цурити из цурења 1? Како се брзина воде која излази из цурења 2 разликује од брзине цурења 1? Објасните своје одговоре у смислу енергије.

Притисак воде у млазници црева може бити мањи од атмосферског притиска због Берноулли ефекта. Објасните у енергетском смислу како вода може да излази из млазнице у супротном атмосферском притиску.

Вода има кинетичку енергију због свог кретања. Ова енергија се може претворити у рад против разлике у притиску.


4. Разумевање & куотлапс стопа & куот

Стопе пропадања су брзине промене температуре са надморском висином, које могу бити позитивне или негативне. Што се тиче ИСА, стопа отказивања ће се увек смањивати са висином стандардном брзином. Модел ИСА користи стандардну брзину пада температуре. Ова брзина пада смањује се брзином од приближно 3,5 & дегФ или око 2 & дегЦ на хиљаду стопа & ндасх до 36000 стопа. Изнад ове тачке температуре се сматрају константним до приближно 65.600 стопа. Стопе истека варираће ако се дода влага. Количина сувог пропадања је око 5,5 & дегФ на 1.000 стопа, а влажна брзина пада (у зависности од количине влаге) 2-3 & дегФ на 1000 стопа. ИСА модел користи стандардни проток, који пада између ове две стопе протока.

The standard adiabatic lapse rate is where temperatures decrease at the following rates:

  • 6.5°C per 1,000 m &ndash or about 3.5°F (2°C) per 1,000 ft. &ndash from sea level to 11,000 meters (approximately 36,000 ft.)
  • From 11,000 meters (approximately 36,000 ft.) up to 20,000 meters (approximately 65,600 ft.), constant temperature is -56.5°C (-69.7°F), and this is also the lowest assumed temperature in respect to ISA.

Vapor Pressure and Water

The vapor pressure of a liquid is the point at which equilibrium pressure is reached, in a closed container, between molecules leaving the liquid and going into the gaseous phase and molecules leaving the gaseous phase and entering the liquid phase. To learn more about the details, keep reading!

Vapor Pressure and Water

With any body of water, water molecules are always both evaporating и condensing. The vapor pressure of water is the pressure at which the gas phase is in equilibrium with the liquid phase. The high surface tension of water (water "sticks" to itself, so it doesn't "want to" evaporate) means water has a low vapor pressure.

An explanation of vapor pressure

Vapor pressure is constant when there is an equilibrium of water molecules moving between the liquid phase and the gaseous phase, in a closed container.

Vapor pressure is constant when there is an equilibrium of water molecules moving between the liquid phase and the gaseous phase, in a closed container.

The vapor pressure of a liquid is the point at which equilibrium pressure is reached, in a closed container, between molecules leaving the liquid and going into the gaseous phase and molecules leaving the gaseous phase and entering the liquid phase. Note the mention of a "closed container". In an open container the molecules in the gaseous phase will just fly off and an equilibrium would not be reached, as many fewer gaseous molecules would be re-entering the liquid phase. Also note that at equilibrium the movement of molecules between liquid and gas does not stop, but the number of molecules in the gaseous phase stays the same—there is always movement between phases. So, at equilibrium there is a certain concentration of molecules in the gaseous phase the pressure the gas is exerting is the vapor pressure. As for vapor pressure being higher at higher temperatures, when the temperature of a liquid is raised, the added energy in the liquid gives the molecules more energy and they have greater ability to escape the liquid phase and go into the gaseous phase.

Your nose knows about vapor pressure

Let's say you liked to eat turnip greens but didn't like the smell of them cooking. What you would want to do is cook them quicker, in that case. To cook your greens you put them in a pot of boiling water. water that, at sea level, boils at 212°F. In an open container water won't get hotter than that. Rather you'll notice a lot of steam coming out of the pot due to evaporation. Adding more heat won't raise the water temperature, and thus, won't cook your greens faster.

If you wanted to cook your turnip greens quicker, you would want the water temperature to be higher. But, there is a solution that will lessen the time you have to smell the greens. You can use vapor pressure to "trick" your turnip greens by using a closed container to cook in—known as a pressure cooker. Pressure cookers have lids that can be secured to the pot which prevents steam from escaping the pot, which raises the pressure of the vapor inside the container. There is a pressure-release valve on the top of the pot to prevent pressures from getting so high that the pot explodes (although there are many instances of the valve malfunctioning with the disastrous effect being a pot that literally explodes). We mentioned that with a higher vapor pressure higher water temperatures can be reached, meaning that in a pressure cooker the vapor pressure is much higher and thus, the water doesn't boil until it reaches a higher temperature, which cooks the food faster.


Relative Humidity Calculation

Relative humidity is the amount of moisture in the air compared to what the air can "hold" at that temperature. When the air can't "hold" all the moisture, then it condenses as dew.

Of all the statements about relative humidity that I have heard in everyday conversation, the above is probably the most common. It may represent understanding of the phenomenon, and has some common sense utility, but it may represent a complete misunderstanding of what is going on physically. The air doesn't "hold" water vapor in the sense of having some attractive force or capturing influence. Water molecules are actually lighter and higher speed than the nitrogen and oxygen molecules that make up the bulk of the air, and they certainly don't stick to them and are not in any sense held by them. If you examine the thermal energy of molecules in the air at a room temperature of 20°C, you find that the average speed of a water molecule in the air is over 600 m/s or over 1400 miles/hr! You are not going to "hold" that molecule!

Another possibly helpful perspective would be to consider the space between air molecules under normal atmospheric conditions. From knowledge of atomic masses and gas densities and the modeling of the mean free path of gas molecules, we can conclude that the separation between air molecules at atmospheric pressure and 20°C is about 10 times their diameter. They will typically travel on the order of 30 times that separation between collisions. So water molecules in the air have a lot of room to move about and are not "held" by the air molecules.

When one says that the air can "hold" a certain amount of water vapor, the fact that is being addressed is that a certain amount of water vapor can be resident in the air as a constituent of the air. The high speed water molecules act, to a good approximation, as particles of an ideal gas. At an atmospheric pressure of 760 mm Hg, you can express the amount of water in the air in terms of a partial pressure in mm Hg which represents the vapor pressure contributed by the water molecules. For example at 20°C, the saturation vapor pressure for water vapor is 17.54 mm Hg, so if the air is saturated with water vapor, the dominant atmospheric constituents nitrogen and oxygen are contributing most of the other 742 mm Hg of the atmospheric pressure.

But water vapor is a very different type of air constituent than oxygen and nitrogen. Oxygen and nitrogen are always gases at Earth temperatures, having boiling points of 90K and 77K respectively. Practically, they always act as ideal gases. But extraordinary water has a boiling point of 100°C= 373.15K and can exist in solid, liquid and gaseous phases on the Earth. It is essentially always in a process of dynamic exchange of molecules between these phases. In air at 20°C, if the vapor pressure has reached 17.54 mm Hg, then as many water molecules are entering the liquid phase as are escaping to the gas phase, so we say that the vapor is "saturated". It has nothing to do with the air "holding" the molecules, but common usage often suggests that. As the air approaches saturation, we say that we are approaching the "dewpoint". The water molecules are polar and will exhibit some net attractive force on each other and therefore begin to depart from ideal gas behavior. By collecting together and entering the liquid state they can form droplets in the atmosphere to make clouds, or near the surface to form fog, or on surfaces to form dew.


Rotating Cylinder - Understanding Gas Pressure and Density

I have a cylindrical container of gas that is rotating about the axis (of symmetry).
I'm trying to understand and calculate what is happening to the atmosphere inside.

Obviously, as the cylinder accelerates up to speed, the gas will also accelerate and eventually get to the same speed as the container (I have baffles to help this) and the gas will be more compressed/dense against the inside surface and less dense at the axis.

I'm wanting to get some idea of the pressure and density of the air at various points (inside surface and axis).
I can't use standard formulas that relate to a constant gravity/density (Pres.=Density x g x height) due to the fact that the artificial gravity/centripetal force created by the rotation is not constant across the radius of the cylinder and therefore the density also changes.


The two scenarios I am looking at are -

1) a sealed cylinder i.e. fixed volume of gas - Is there any effect on the calculation if the rotational speed is such that the axis is under vacuum?

2) a cylinder with a hole at the axis i.e. gas can flow into cylinder as it accelerates up to speed. - I guess we can assume that gas pressure at the axis is constant at 1 atmosphere (ambient)

rough parameters I'm working with are
Cylinder volume - 1 litre
Cylinder radius - 0.05m
Rot speed - 2000 rpm
Air is at standard room temp and pressure



Коментари:

  1. Dealbert

    Такође, да бисмо и без ваше величанствене фразе

  2. Poul

    Нисте у праву. Могу да браним положај. Пишите ми у ПМ, разговараћемо.

  3. Dagonet

    То је изузетна, прилично вредна порука

  4. Grobei

    Вољно прихватам. Тема је занимљива, учествоваћу у дискусији.

  5. Ulmar

    Релевантно. Можете ли ми рећи где могу пронаћи више информација о овом питању?



Напиши поруку