Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Základné vlastnosti kvapalín - Coggle Diagram
Základné vlastnosti kvapalín
kvapaliny + plyny
tekutiny
vlastnosti
tekutosť ( nemajú stály tvar, nadobúdajú tvar nádoby)
voľná hladina na voľnom povrchu (v pokoji je voľná hladina kolmá na tiažovú silu)
vnútorné trenie (VISKOZITA) -(je príčinou rozdielnej tekutosti kvapalín, väčšie vnútorné trenie častíc)
stlačiteľnosť(kvapaliny sú veľmi málo stlačiteľné)
tlakové sily v kvapalinách(tlakové sily pôsobia kolmo na ľubovoľnú plochu)
kapilárne javy (KAPILARITA - prevýšenie/ zníženie hladiny kvapaliny v kapiláre)
v dôsledku povrchového napätia kvapalín, Sily spôsobujúce kapilaritu (kapilárne sily) vznikajú ako výsledok vzájomného pôsobenia medzi molekulami kvapaliny a tuhým telesom. Zmeny výšky hladiny v kapiláre sú spojené s existenciou kapilárneho tlaku, pričom platí, že v ustálenom stave musia byť všetky tlaky v kapiláre v rovnováhe.
Ak zanedbáme nepodstatné vlastnosti... IDEÁLNA KVAPALINA:
zanedbávame molekulovú štruktúru
považujeme ju za spojitú (kontinuum)
je bez vnútorného trenia, preto je dokonale tekutá
považujeme ju za nestlačiteľnú
Povrchová vrstva kvapaliny
Voľný povrch kvapaliny sa správa podobne ako tenká
pružná blana.
Sféra molekulového pôsobenia
je oblasť v okolí molekuly, v ktorej sa prejavuje medzimolekulové silové pôsobenie.
Ak je molekula a jej sféra molekulového pôsobenia
v kvapaline je výslednica príťažlivých síl, ktoré na uvažovanú molekulu pôsobia nulová
Na molekuly, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu kvapaliny je menšia ako rm...
pôsobí výsledná sila kolmá na voľný povrch kvapaliny a má smer dovnútra kvapaliny.
Povrchová vrstva
-je vrstva molekúl, ktorých vzdialenosť od voľného povrchu kvapaliny je menšia ako rm .
Na každú molekulu, ktorá leží v povrchovej vrstve kvapaliny pôsobia susedné molekuly príťažlivou silou, ktorá má smer dovnútra kvapaliny.
Povrchová energia
je energia povrchovej vrstvy kvapaliny. Je jednou zo zložiek vnútornej energie kvapaliny
Pri posunutí molekuly zvnútra kvapaliny do jej povrchovej vrstvy treba vykonať prácu, o ktorú sa zväčší jej energia.
Molekula v povrchovej vrstve má väčšiu energiu.
So zmenou obsahu povrchu kvapaliny sa zmení aj energia povrchovej vrstvy o hodnotu :small_red_triangle:E
Kvapalina daného objemu má snahu nadobúdať taký tvar, aby jej povrch bol najmenší a tým bola minimálna povrchová energia.
Voľné kvapky napr. hmly, alebo rosy majú guľovitý tvar. Guľa má pri danom objeme najmenší obsah povrchu.
Tlak v kvapalinách
Brownov pohyb
Častice kvapaliny konajú ustavičný chaotický pohyb
p = F / S
Stav kvapaliny v pokoji v istom mieste určuje veličina - tlak
Tlaková sila F je spôsobená nárazmi častíc na plochu
S, ktorá je v styku s kvapalinou.
Tlak v kvapaline v pokoji môže byť spôsobený:
vonkajšou silou
Na rovinnú plochu S uzavretého objemu kvapaliny pôsobí kolmo sila F
Priblížením molekúl pôsobia väčšie odpudivé medzimolekulárne sily...
Pascalov zákon:
Ak pôsobí vonkajšia sila veľkosti F na povrch rovnej plochy s obsahom S uzavretého objemu kvapaliny a žiadne iné sily na kvapalinu nepôsobia, v kvapaline vznikne tlak, ktorý je vo všetkých miestach kvapaliny rovnaký.
p = F / S
vlastnou tiažovou silou FG
na jednotlivé molekuly pôsobí tiažová sila FG
tlak spôsobený vlastnou tiažovou silou kvapaliny je HYDROSTATICKÝ tlak
Tlakové pomery v kvapaline matematicky zobrazujeme
tlakovým poľom. Tlak je skalár - skalárne pole.
p = g.h.ró
HYDROSTATICKÝ PARADOX
Veľkosť tlakovej sily na dno nádoby závisí od
Veľkosť tlakovej sily kvapaliny na dno nádoby nezávisí od hmotnosti kvapaliny v nádobe.
F = pS = ró ghS
Archimedov zákon
Na teleso ponorené do kvapaliny pôsobia tlakové sily
tlakové sily vo vodorovnom smere sa navzájom rušia
vo zvislom smere je výsledná sila daná rozdielom síl pôsobiacich na hornú a dolnú podstavu telesa
na teleso ponorené do kvapaliny pôsobí výsledná sila, kt. má smer zvislý nahor (VZTLAKOVÁ SILA)
-jej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny s rovnakým objemom, ako je objem ponorenej časti telesa
Teleso ponorené do kvapaliny je nadľahčované hydrostatickou vztlakovou hydrostatickou silou, ktorej veľkosť sa rovná tiaži kvapaliny s rovnakým objemom, ako je objem ponorenej časti telesa.
p
(ró) - hustota kvapaliny
V - objem ponorenej časti telesa
g - tiažové zrýchlenie
Správanie telies v kvapaline:
klesá ku dnu
ak je hustota telesa väčšia ako hustota kvapaliny
vznáša sa
ak je hustota telesa rovnaká ako hustota kvapaliny
stúpa k hladine
ak je hustota telesa menšia ako hustota kvapaliny
stúpa k hladine a čiastočne sa nad ňu vynorí
pri vynáraní sa zmenšuje objem ponorenej časti telesa a tým aj vztlaková sila
Rovnica spojitosti (kontinuity)
prúdenie tekutín:
stacionárne/ ustálené
ak je rýchlosť prúdiacej kvapaliny v danom mieste stála, v = konšt.
nestacionárne/ neustálené
ak sa rýchlosť prúdiacej kvapaliny v danom mieste s časom mení, v ≠ konšt.
Pohyb častice kvapaliny
-charakterizuje vektor rýchlostí
pri ustálenom prúdení je po čiarach, kt. sú obrazom trajektórie pohybu jednotlivých častíc kvapaliny
vektorová priamka rýchlosti je dotyčnica k trajektórii pohybu častice kvapaliny
PRÚDNICA
-je myslená čiara, kt. dotyčnica zostrojená v ľubovoľnom bode určuje smer rýchlosti pohybujúcej sa častice kvapaliny
-každým bodom prechádza jedna prúdnica
-prúdnice sa nemôžu pretínať
Prúdová trubica
-plocha vytvorená z prúdnic prechádzajúcich bodmi uzavretej krivky vo vnútri prúdiacej kvapaliny
Prúdové vlákno
-je kvapalina ohraničená prúdovou trubicou
Grafické znázornenie prúdiacej kvapaliny
-veľkosť rýchlosti prúd. kvap. je charakterizovaná hustotou prúdnic
-smer rýchlosti prúdenia je určený dotyčnicou k prúdnici v každom mieste
Bernoulliho rovnica
Kvapaliny v potrubí má energiu:
kinetickú (pohybovú)
Kinetická energia
Objemová hustota kinetickej energie v danom kúsku kvapaliny
tlakovú
Na trubicu pôsobí tlaková sila F
S - plošný obsah piestu
p - tlak v kvapaline
Pôsobením tlakovej sily sa piest posunie a vykoná mechanickú prácu W
posunutie rozhrania
v*Δt
W1=p1
S1
v1
Δ t // W2=-p2
S2
v2
Δ t
výsledná práca
W= W1+W2
práca sily ktorá je kolmá na smer posunutia je rovná 0
https://drive.google.com/drive/folders/1Dp6vBkxuZ1QomTeOpeMhYUPdVgDrgeHO
zmena celkovej mechanickej energie tohto objemu kvapaliny sa musí rovnať súčtu prác, ktoré vykonajú tlakové sily kvapaliny na jeho prednom a zadnom rozhraní
1 more item...
https://drive.google.com/drive/folders/1Dp6vBkxuZ1QomTeOpeMhYUPdVgDrgeHO
silu vypočítame ako hodnotu tlaku a obsah prierezu
Tlaková energia
Ep= ρgh
objemová hustota potenciálnej energie v danom kúsku kvapaliny
https://drive.google.com/drive/folders/1Dp6vBkxuZ1QomTeOpeMhYUPdVgDrgeHO
Zákon zachovania mechanickej energie prúdiacej kvapaliny vo vodorovnej trubici
Hydrodynamický paradox
Vodná výveva
vzťah medzi prácou tlakových síl pôsobiacich na ľubovoľnú vybranú časť prúdiacej ideálnej kvapaliny a zmenou jej mechanickej energie
Mechanika tuhého telesa
Tuhé teleso
sú viac alebo menej usporiadané súbory častíc (atómov, molekúl, iónov)
Medzi časticami telesa navzájom pôsobia vnútorné sily (príťažlivé, odpudivé) > preto častice konajú neusporiadaný pohyb (tepelný)
Pri skúmaní niektorých mech. vlastností
neprihliadame na časticovú štruktúru látok
považujeme ich za SPOJITÉ PROSTREDIE, KONTINUUM
tuhé teleso je:
-ideálne teleso, ktorého tvar a objem sa účinkom ľubovoľne veľkých síl nemenia.
Pohyb tuhého telesa
posuvný
-všetky body telesa majú v ľubovoľnom okamihu rovnakú okamžitú rýchlosť (v=konšt.)
otáčavý
-všetky body telesa majú v ľubovoľnom okamihu rovnakú uhlovú rýchlosť
Voľná os otáčania
je voľný vtedy, ak je látka telesa rozložená rovnomerne okolo osi
Kolesá automobilov, obežné kolesá turbín, zotrvačníky, rotory motorov...
Pôsobisko sily
-je bod, v kt. sila na teleso pôsobí
Vektorová priamka sily
-je priamka prechádzajúca vektorom sily
1 more item...
moment sily vzhľadom na os otáčania
M = Fr
M - moment sily vzhľadom na os otáčania
Otáčavý účinok sily na teleso vyjadruje veličina:
Moment sily vzhľadom na os otáčania
Veľkosť momentu sily vzhľadom na os otáčania, kt. je kolmá na smer sily určíme ako súčin veľkosti sily F a ramena sily r vzhľadom na túto os.
pôsobisko sily v tuhom telese môžeme ľubovoľne posúvať po jej vekt. priamke bez toho, aby sa zmenil účinok sily na tuhé teleso.
Ak na teleso pôsobí súčasne viacero momentov síl:
Ak na teleso pôsobí súčasne viacero momentov síl:
Výsledný moment je rovný vekt. súčtu pôsobiacich momentov síl
2 more items...
-je vektor, kt. smer určíme pravidlom pravej ruky
(Zahnuté prsty ukazujú smer otáčania telesa, palec ukazuje smer vektora momentu sily)
Vektor momentu sily leží v osi otáčania.
Teleso sa môže otáčať:
v kladnom zmysle
= proti smeru pohybu hodinových ručičiek
v zápornom zmysle
= v smere pohybu hodinových ručičiek
Otáčavý účinok pôsobiacej sily sa neprejaví, ak:
vektorová priamka sily prechádza osou otáčania
vekt. priamka sily je rovnobežná s osou
Otáčavý účinok sily pôsobiacej na teleso závisí od:
-veľkosti a smeru tejto sily
-polohy pôsobiska sily voči osi otáčania
Rameno pôsobiacej sily r:
-je kolmá vzdialenosť medzi vektorovou priamkou sily a osou otáčania