Please enable JavaScript.
Coggle requires JavaScript to display documents.
Mechanika tekutín a termodynamika ideálneho plynu - Coggle Diagram
Mechanika tekutín a termodynamika ideálneho plynu
Tekutiny - základné vlastnosti
Kvapaliny a plyny = spoločne tekutiny
Vlastnosti kvapalín
Tekutosť - prispôsobia sa tvaru nádoby
Voľná hladina - kolmá na smer tiažovej sily
Vnútorné trenie (viskozita) - príčina rozdielnej tekutosti
Veľmi malá stlačiteľnosť
Tlakové sily pôsobia kolmo na plochu
Kapilárne javy
Ideálna kvapalina (model)
Spojitá (kontinuum), bez molekulovej štruktúry
Bez vnútorného trenia -> dokonale tekutá
Nestlačiteľná
Tlak v kvapalinách
Prečo vzniká tlak
Chaotický pohyb častíc (Brownov pohyb)
Nárazy častíc na plochu -> tlaková sila F
p = F / S [Pa]
Pascalov zákon
Vonkajšia sila na uzavretú kvapalinu -> rovnaký tlak vo všetkých miestach
Využitie: hydraulický lis (zväčšenie sily = poměr plôch piestov)
Hydrostatický tlak
Spôsobený vlastnou tiažou kvapaliny
p = (ró) · g · h
Závisí len od hustoty a hĺbky (nie od tvaru/objemu nádoby)
Hydrostatický paradox - sila na dno nezávisí od množstva kvapaliny v nádobe
Archimedov zákon
Na ponorené teleso pôsobia tlakové sily zo všetkých strán
Vodorovné sily sa navzájom vyrušia
Vo zvislom smere zostáva výsledná sila nahor = vztlaková sila
Vztlaková sila
Fvz = ρ(kvapaliny) · V(ponorenej časti) · g
Rovná sa tiaži vytlačenej kvapaliny
Správanie telesa v kvapaline
ρ telesa > ρ kvapaliny -> klesá ku dnu
ρ telesa = ρ kvapaliny -> vznáša sa
ρ telesa < ρ kvapaliny -> stúpa a čiastočne sa vynorí
Povrchové javy
Povrchová vrstva a napätie
Sféra molekulového pôsobenia (~1 nm okolo molekuly)
Molekuly v povrchovej vrstve majú väčšiu energiu (povrchová energia)
Snaha o najmenší povrch -> guľovité kvapky
Povrchové napätie σ [N/m]
Zmáčanie povrchu
Zmáča stenu (voda - sklo) -> povrch je dutý
Nezmáča stenu (ortuť - sklo) -> povrch je vypuklý
Kapilarita
Kapilárna elevácia - hladina v kapiláre stúpa (voda)
Kapilárna depresia - hladina v kapiláre klesá (ortuť)
Kapilárny tlak väčší pri menšom polomere a väčšom σ
Príklady: vzlínanie v pôde, knôtoch, rastlinách, vo stavbách (vlhká omietka)
Stavová rovnica ideálneho plynu
Stavové veličiny
p - tlak, V - objem, T - teplota, n / N / m - množstvo
Stavová rovnica
p · V = n · R · T (R - univerzálna plynová konštanta)
Porovnanie dvoch stavov
(p1 · V1) / T1 = (p2 · V2) / T2
Stavové zmeny (izoprocesy)
Izotermický dej (T = konšt.)
Boylov-Mariottov zákon: p1 · V1 = p2 · V2
Graf: izoterma (vetva hyperboly)
Teplo prijaté plynom = práca, ktorú plyn vykoná
Izochorický dej (V = konšt.)
Charlov zákon: p1 / T1 = p2 / T2
Graf: izochora (rovnobežná s p-osou)
Teplo prijaté = prírastok vnútornej energie
Izobarický dej (p = konšt.)
Gay-Lussacov zákon: V1 / T1 = V2 / T2
Graf: izobara (rovnobežná s V-osou)
Teplo prijaté = prírastok vnútornej energie + práca plynu
Práca plynu
Plyn pri zväčšení objemu tlačí na piest a koná prácu
Izobarický dej: W = p · ΔV
Izotermický dej: W = obsah plochy pod krivkou p(V)
Vo všeobecnosti: práca = obsah plochy v p-V diagrame
Kruhový dej a tepelné stroje
Kruhový (cyklický) dej: konečný stav sústavy = začiatočný stav
Zložený zo striedania izoprocesov (napr. 2x izoterma + 2x izochora)
Celková práca za cyklus = obsah plochy vnútri uzavretej krivky v p-V diagrame
Tepelný stroj
Q1 - teplo prijaté od ohrievača
Q2 - teplo odovzdané chladiču
W = Q1 - Q2 (vykonaná práca)
Účinnosť: η = W / Q1 = (Q1 - Q2) / Q1
termodynamický zákon
Nemožno zostrojiť perpetuum mobile 2. druhu (stroj, ktorý by len prijímal teplo a celé premieňal na prácu)
Adiabatický dej
Plyn je tepelne izolovaný - žiadna výmena tepla s okolím
Kompresia: vonkajšia sila koná prácu -> T a vnútorná energia rastú
Expanzia: plyn koná prácu -> T a vnútorná energia klesajú
Poissonov zákon: p · V^κ = konšt. (κ - Poissonova konštanta)
Prax: vznetové motory (kompresia -> zapálenie nafty), chladenie plynu expanziou
