تعاریف و خواص عمومی سیالات
تعاریف و خواص عمومی سیالات
تعاریف و خواص عمومی سیالات
مکانیک سیالات (Fluid mechanics): شاخه ای از علم مکانیک که درباره خواص، تعادل و حرکت اجسام بحث می کند، مکانیک سیالات نامیده می شود.
هیدرولیک (Hydraulics): به رشته ای از مکانیک سیالات که در خصوص کاربرد عملی آن در امور مهندسی، خواص مایعات و نحوه استفاده از آنها در موارد مختلف مهندسی بحث میکند، هیدرولیک می گویند.
حالات ماده: بطور کلی ماده به سه حالت جامد، مایع و گاز تقسیم می شوند و بحث سیالات مربوط به دو حالت گاز و مایع است.
سیال: ماده ای است که در اثر تنش برشی هرچند ناچیز، بطور دائم تغییر شکل می دهد. بعبارتی سیال جسمی است که هرگاه تحت تأثیر تنش برشی قرار گیرد بطور دائم تغيير شکل یابد، هرچند تنش برشی اندک باشد.
جرم حجمی (جرم مخصوص): جرم واحد حجم سیال را جرم مخصوص میگویند. اگر M جرم سیال و ۷ حجم آن باشد جرم مخصوص (م) عبارتند از: ρV=M، دیمانسيون آن ML-3 می باشد. اگر جرم برحسب کیلوگرم (Kg) و حجم برحسب مترمکعب باشد واحد جرم حجمی کیلوگرم بر مترمکعب می باشد. به جرم حجمی، چگالی با دانسیته سیال هم گفته می شود.
نیرو یا وزن |
زمان | طول |
جرم |
موارد
نام سیستم اندازه گیری |
دین (dyne) |
ثانیه (sec) | سانتی متر (cm) | گرم (gr) | C.G.S |
نیوتن (N) | ثانیه | متر (m) | کیلوگرم (kg) |
MKS یا SI (متریک علمی) |
کیلوگرم نیرو (kgf) |
ثانیه | متر | 9.8 kg | MKS صنعتی |
استن (st) | ثانیه | متر | تن |
MTS |
پوند نیرو (lbf) |
ثانیه | فوت (ft) | اسلاگ (slug) | انگلیسی وزنی |
پاندال (lbl) | ثانیه | فوت | پوند (lb) |
انگلیسی مطلق |
حجم مخصوص: عکس جرم مخصوص را حجم مخصوص می گویند.
وزن مخصوص: وزن واحد حجم سیال، وزن مخصوص نامیده می شود.
وزن مخصوص سیالات مختلف، متفاوت است و در یک سیال نیز مقدار آن در دماهای مختلف، متفاوت است. تعریف جرم مخصوص و وزن مخصوص فوق فقط در مواردی که سیال متجانس است صادق میباشد و در حالت کلی اگر M نقطه ای از مایع و Δ۷ حجم کوچک دور آن و Δm جرم سیال داخل این حجم باشد جرم مخصوص در آن نقطه عبارتست از نسبت جرم به حجم هنگامی که حجم سیال به طرف صفر میل می کند.
وزن مخصوص مایعات علاوه بر دما با فشار نیز تغییر می کند، زیرا مایعات تا حد کمی قابلیت تراکم دارند.
چگالی نسبی: عبارتست از چگالی یک جسم یا سیال به چگالی آب و بطور کلی چگالی یک جسم به چگالی جسم مبنا. چگالی نسبی مایعات نسبت به آب در دمای 4C و چگالی نسبی گازها معمولا نسبت به چگالی گاز هیدروژن یا هوا در همان درجه حرارت سنجیده می شود.
تراکم پذیری سیالات:
سیال تراکم ناپذیر سیالی است که طی فرآیندهای مختلف حجم و در نتیجه وزن مخصوص و جرم مخصوص آن ثابت می ماند. در عمل چنین سیالی وجود ندارد و حتی مایعات هم در اثر فشار تغییر حجم پیدا می کنند ولی از آنجا که تغییرات حجم آنها در مقایسه با گازها ناچیز است در عمل می توان مایعات را تراکم ناپذیر در نظر گرفت. در مقابل سیال تراکم ناپذیر، سیال تراکم پذیر داریم که می توان گازها را در بعضی حالات به عنوان سیال تراکم ناپذیر در نظر گرفت. معمولا تا مادامی که سرعت گازها از ۱۰۰ متر در ثانیه تجاوز نکرده آنها را به عنوان سیال تراکم ناپذیر در نظر می گیرند.
ضریب الاستیسیته مایعات ثابت نبوده و نسبت به فشار و درجه حرارت تغییر میکند. و قابلیت تراکم مایعات نسبت به گازها ناچیز بوده و در بسیاری موارد می توان عملا مایعات را به عنوان اجسام غیرقابل تراکم و با وزن مخصوص ثابت در نظر گرفت. اگر گازها از رابطه (۳) پیروی نمایند گاز کامل نامیده می شوند. گاز کامل می تواند سیال ایده آل هم باشد. و داریم: که P فشار مطلق، T دمای مطلق در مقیاس کلوین، R ثابت گازها و m جرم مولکولی نسبی گاز است. R معادل j/mol.k 8.314 می باشد. می توان رابطه فوق را بصورت زیر تعمیم داد:
PV = mRT
ویسکوزیته گرانروی یا لزجت Viscosity
ویسکوزیته جزء خواص فیزیکی سیالات است و خاصیتی از سیال است که در مقابل جاری شدن از خود مقاومت نشان میدهد که در نتیجه آن نیرویی به نام نیروی گرانروی بوجود می آید که در جهت مخالف حرکت سیال اثر می نماید. ویسکوزیته سبب چسبندگی قشرهای مختلف سیال می گردد (شکل ۱). در این شکل حرکت سیالی را که دارای لزجت زیاد است در روی یک بستر جامد در نظر می گیریم. آزمایشات نشان میدهد که در حوالی بستر موردنظر، سرعت سیال صفر است و هرچقدر از بستر بالا رویم، سرعت آن افزایش می یابد.
ادامه مطلب را همراه با فرمولها، مثال و حل مثال را با دانلود فایل پیوستی مشاهده کنید.
ورود یا ثبـــت نــــام + فعال کردن اکانت VIP
مزایای اشتراک ویژه : دسترسی به آرشیو هزاران مقالات تخصصی، درخواست مقالات فارسی و انگلیسی، مشاوره رایگان، تخفیف ویژه محصولات سایت و ...
حتما بخوانید:
دیدگاه خود را ثبت کنید
تمایل دارید در گفتگوها شرکت کنید؟در گفتگو ها شرکت کنید.