Pitanje: zašto ova buba može da hoda po površini vode? Odgovor: Na granici izmeñu vode i vazduha postoji ureñen sloj molekula vode povezanih

Σχετικά έγγραφα
Viskoznost predstavlja otpor tečnosti pri proticanju. Viskoznost predstavlja unutrašnje trenje između molekula u fluidu.

VISKOZNOST TEČNOSTI Viskoznost

Pitanje: zašto ova buba može da hoda po površini vode? Odgovor: Na granici izmeñu vode i vazduha postoji ureñen sloj molekula vode povezanih

UNIVERZITET U NIŠU ELEKTRONSKI FAKULTET SIGNALI I SISTEMI. Zbirka zadataka

SEKUNDARNE VEZE međumolekulske veze

3.1 Granična vrednost funkcije u tački

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

I.13. Koliki je napon između neke tačke A čiji je potencijal 5 V i referentne tačke u odnosu na koju se taj potencijal računa?

Reverzibilni procesi

numeričkih deskriptivnih mera.

SISTEMI NELINEARNIH JEDNAČINA

Konstruisanje. Dobro došli na... SREDNJA MAŠINSKA ŠKOLA NOVI SAD DEPARTMAN ZA PROJEKTOVANJE I KONSTRUISANJE

Kontrolni zadatak (Tačka, prava, ravan, diedar, poliedar, ortogonalna projekcija), grupa A

Ponašanje pneumatika pod dejstvom bočne sile

Ponašanje pneumatika pod dejstvom bočne sile

FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila. Teorija kretanja drumskih vozila Vučno-dinamičke performanse vozila: MAKSIMALNA BRZINA

Eliminacijski zadatak iz Matematike 1 za kemičare

DISKRETNA MATEMATIKA - PREDAVANJE 7 - Jovanka Pantović

Predavanja iz FIZIČKE HEMIJE 2. Površinske pojave. Snežana Gojković. Beograd, novembar 2017.

Fizička svojstva fluida i definicije

Osnovni primer. (Z, +,,, 0, 1) je komutativan prsten sa jedinicom: množenje je distributivno prema sabiranju

PRELAZ TOPLOTE - KONVEKCIJA

Statika fluida. Tehnička fizika 1 15/12/2017 Tehnološki fakultet

MEHANIKA FLUIDA. Isticanje kroz otvore sa promenljivim nivoom tečnosti

Idealno gasno stanje-čisti gasovi

Pismeni ispit iz matematike Riješiti sistem jednačina i diskutovati rješenja sistema u zavisnosti od parametra: ( ) + 1.

PRAVA. Prava je u prostoru određena jednom svojom tačkom i vektorom paralelnim sa tom pravom ( vektor paralelnosti).

RAD, SNAGA I ENERGIJA

( , 2. kolokvij)

S t r a n a 1. 1.Povezati jonsku jačinu rastvora: a) MgCl 2 b) Al 2 (SO 4 ) 3 sa njihovim molalitetima, m. za so tipa: M p X q. pa je jonska jačina:

Ispitivanje toka i skiciranje grafika funkcija

Elementi spektralne teorije matrica

Apsolutno neprekidne raspodele Raspodele apsolutno neprekidnih sluqajnih promenljivih nazivaju se apsolutno neprekidnim raspodelama.

OM2 V3 Ime i prezime: Index br: I SAVIJANJE SILAMA TANKOZIDNIH ŠTAPOVA

Zadaci sa prethodnih prijemnih ispita iz matematike na Beogradskom univerzitetu

Pošto pretvaramo iz veće u manju mjernu jedinicu broj 2.5 množimo s 1000,

IspitivaƬe funkcija: 1. Oblast definisanosti funkcije (ili domen funkcije) D f

MEĐUMOLEKULSKE SILE JON-DIPOL DIPOL VODONIČNE NE VEZE DIPOL DIPOL-DIPOL DIPOL-INDUKOVANI INDUKOVANI JON-INDUKOVANI DISPERZNE SILE

IZVODI ZADACI (I deo)

Otpornost R u kolu naizmjenične struje

Rad, snaga, energija. Tehnička fizika 1 03/11/2017 Tehnološki fakultet

INTELIGENTNO UPRAVLJANJE

ELEKTROTEHNIČKI ODJEL

Inženjerska grafika geometrijskih oblika (5. predavanje, tema1)

Pismeni ispit iz matematike GRUPA A 1. Napisati u trigonometrijskom i eksponencijalnom obliku kompleksni broj, zatim naći 4 z.

Termodinamika se bavi materijom u svim agregatnim stanjima.

Novi Sad god Broj 1 / 06 Veljko Milković Bulevar cara Lazara 56 Novi Sad. Izveštaj o merenju

Matematika 1 - vježbe. 11. prosinca 2015.

Kaskadna kompenzacija SAU

3. razred gimnazije- opšti i prirodno-matematički smer ALKENI. Aciklični nezasićeni ugljovodonici koji imaju jednu dvostruku vezu.

5. Karakteristične funkcije

Zavrxni ispit iz Matematiqke analize 1

C 273,15, T 273,15, 1 1 C 1 50 C 273,15 K 50K 323,15K 50K 373,15K C 40 C 40 K

Klasifikacija blizu Kelerovih mnogostrukosti. konstantne holomorfne sekcione krivine. Kelerove. mnogostrukosti. blizu Kelerove.

GASNO STANJE.

IZVODI ZADACI ( IV deo) Rešenje: Najpre ćemo logaritmovati ovu jednakost sa ln ( to beše prirodni logaritam za osnovu e) a zatim ćemo

MEHANIKA FLUIDA. Prosti cevovodi

OBRTNA TELA. Vladimir Marinkov OBRTNA TELA VALJAK

UZDUŽNA DINAMIKA VOZILA

( ) ( ) 2 UNIVERZITET U ZENICI POLITEHNIČKI FAKULTET. Zadaci za pripremu polaganja kvalifikacionog ispita iz Matematike. 1. Riješiti jednačine: 4

Teorijske osnove informatike 1

( ) π. I slučaj-štap sa zglobovima na krajevima F. Opšte rešenje diferencijalne jednačine (1): min

Iskazna logika 3. Matematička logika u računarstvu. novembar 2012

18. listopada listopada / 13

MATRICE I DETERMINANTE - formule i zadaci - (Matrice i determinante) 1 / 15

BIOFIZIKA TERMO-FIZIKA

1 UPUTSTVO ZA IZRADU GRAFIČKOG RADA IZ MEHANIKE II

Tip ureappleaja: ecovit Jedinice VKK 226 VKK 286 VKK 366 VKK 476 VKK 656

2 tg x ctg x 1 = =, cos 2x Zbog četvrtog kvadranta rješenje je: 2 ctg x

Računarska grafika. Rasterizacija linije

Betonske konstrukcije 1 - vežbe 3 - Veliki ekscentricitet -Dodatni primeri

41. Jednačine koje se svode na kvadratne

5 Ispitivanje funkcija

Osnovne veličine, jedinice i izračunavanja u hemiji

PARNA POSTROJENJA ZA KOMBINIRANU PROIZVODNJU ELEKTRIČNE I TOPLINSKE ENERGIJE (ENERGANE)

Zadatak 4b- Dimenzionisanje rožnjače

Elektrotehnički fakultet univerziteta u Beogradu 17.maj Odsek za Softversko inžinjerstvo

KVADRATNA FUNKCIJA. Kvadratna funkcija je oblika: Kriva u ravni koja predstavlja grafik funkcije y = ax + bx + c. je parabola.

TOPLOTA. Primjeri. * TERMODINAMIKA Razmatra prenos energije i efekte tog prenosa na sistem.

XI dvoqas veжbi dr Vladimir Balti. 4. Stabla

Test pitanja Statika fluida

FIZIČKA SVOJSTVA FLUIDA. Brzina zvuka

Elementi mehanike fluida

Program testirati pomoću podataka iz sledeće tabele:

DIMENZIONISANJE PRAVOUGAONIH POPREČNIH PRESEKA NAPREGNUTIH NA PRAVO SLOŽENO SAVIJANJE

OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA

KOMUTATIVNI I ASOCIJATIVNI GRUPOIDI. NEUTRALNI ELEMENT GRUPOIDA.

Opšte KROVNI POKRIVAČI I

TERMALNOG ZRAČENJA. Plankov zakon Stefan Bolcmanov i Vinov zakon Zračenje realnih tela Razmena snage između dve površine. Ž. Barbarić, MS1-TS 1

Evolucija kontaktnih tesnih dvojnih sistema W UMa tipa

10. STABILNOST KOSINA

PARCIJALNI IZVODI I DIFERENCIJALI. Sama definicija parcijalnog izvoda i diferencijala je malo teža, mi se njome ovde nećemo baviti a vi ćete je,

Obrada signala

Osnovne teoreme diferencijalnog računa

POVRŠINSKE POJAVE ADSORPCIJA

IZRAČUNAVANJE POKAZATELJA NAČINA RADA NAČINA RADA (ISKORIŠĆENOSTI KAPACITETA, STEPENA OTVORENOSTI RADNIH MESTA I NIVOA ORGANIZOVANOSTI)

BUŠOTINSKI FLUIDI INŽENJERSTVO NAFTE I GASA RGF

Trigonometrijske nejednačine

nvt 1) ukoliko su poznate struje dioda. Struja diode D 1 je I 1 = I I 2 = 8mA. Sada je = 1,2mA.

Verovatnoća i Statistika I deo Teorija verovatnoće (zadaci) Beleške dr Bobana Marinkovića

Transcript:

Pitanje: zašto ova buba može da hoda po površini vode? Odgovor: Na granici izmeñu vode i vazduha postoji ureñen sloj molekula vode povezanih meñusobno i sa molekulima u unutrašnjosti vodoničnim vezama. Stoga se voda ponaša kao da je prekrivena nevidljivim filmom koji je otporan na razvlačenje i kidanje. Površinski napon je mera teškoće da se površina tečnosti razvuče ili iskida. Buba ima relativno malu masu ravnomerno rasporeñenu po velikoj površini. Stoga njena težina ne prevazilazi površinski napon vode i buba hoda po površini.

Pitanje: zašto mali predmeti plivaju po površini vode? Odgovor: Veličina objekta ne odreñuje da li će on plivati ili tonuti. Mali predmeti će tonuti u vodu ako je masa skoncentrisana na malu površinu tj. kada je pritisak tako veliki da vodonične veze na površini vode ne mogu da ga nadvladaju.

Površinski napon 1. Površinski napon otpor tečnosti da poveća svoju površinu a. Molekuli na površini nisu uključeni u sve meñumolekulske interakcije b. Potrebna je energija da se molekul iz unutrašnjosti dovede na poršinu c. Što su jače meñumolekulske sile to je veći površinski napon a) m olekul na povrsini b) m olekul u tec nosti

Helmholz-ova i Gibbs-ova energija se koriste za izražavanje količine rada potrebnog za promenu površine. Pri različitim uslovima, da i dg odgovaraju radu izvršenom pri promeni površine sistema za da: G γ A pri konstantnom pritisku P i T: dgγda P, T gde je konstanta proporcionalnosti, γ, poznata kao povišinski napon, a ima jedinice: J m - ili N m -1 (pošto je 1 J 1 N m). Pri konstantnoj zapremini V i T: daγda A Promena Gibsove slobodne energije pri beskonačno maloj promeni temperature, pritiska, količine supstancije i površine je: dg - SdT + VdP + µdn + γda G γ A H S P, T, n G S γ A površinska Gibsova slobodna energija dγ γ T površinska entalpija dt V, T

Ugao dodira Ugao dodira je ugao (uvek u tečnosti) izmeñu meniska tečnosti i zida suda u kome se tečnost nalazi. Ovaj ugao je posledica ravnoteže sila izmeñu tečnosti i čvrste površine koje su u kontaktu (interfejs-meñupovršina). Definiše se iz ravnoteže sila na graničnu liniju izmeñu G, T γ i Č faza u horizontalnoj ravni: GT γ ČG γ Č + T γ TG cosθ G θ T γ G^ γgtcos θ γ T^ θ θ θ a) b) c) γ ČG >γ ČT cosθ>0, θ<90 0 γ ČG <γ ČT, cosθ<0, 90 0 <θ<180 0

Za dve nemešljive tečnosti: γ ČB γ AČ + γ BA cosθ A B γ AB A θ A γ B^ ^ Od dve nemešljive tečnosti čvrstu površinu kvasiti ona tečnost koja ima manji površinski napon.

ADHEZIVNE SILE izmeñu Hg i stakla Visok površinski napon zbog jačih kohezionih sila od athezionih dovodi do konveksnog meniska Hg u staklenoj cevi KOHEZIVNE SILE konveksan menisk Odbijanje Razastiranje Kvašenje Nulti kontaktni ugao Više hidrofilno

Athezioni rad Rad potreban da se površina izmeñu tečnosti i čvrstog tela smanji za jediničnu vrednost naziva athezionim radom, w ČT. w ČT γ ČG + γ TG γ ČT Dipreova jednačina Kohezioni rad Rad koji se izvrši nasuprot kohezionih sila, a koji je potreban da se stub tečnosti jedinične površine pod dejstvom sila smicanja razdvoji u dva dela, naziva se kohezionim radom, w TT w γ TT TG

Ugao dodira Athezioni rad tečnosti po jedinici površine kontakta je: w ad γ cg odakle je ugao dodira: cosθ c + γ w γ θ c <90, w ad >γ lg -tečnost kvasi površinu 90<θ c <180, w ad <γ lg -tečnost ne kvasi površinu Za živu θ c 140 0, tako da je w ad /γ lg 0,3, što znači mali athezioni rad izmeñu žive i stakla, zbog jakih kohezionih sila u živi. Ugao dodira za kerozin je 6 0 a za vodu 0 0 (ako je površina stakla idealno čista). tg ad lg γ 1 ct

Adhezione i kohezione sile na površini

Razastiranje tečnosti Od dve nemešljive tečnosti A i B, tečnost A razastire se spontano po tečnosti B: γ AB + γ A - γ B < 0 G zbog povećanja površine izmeñu A i B G zbog povećanja površine izmeñu A i gasovite faze G zbog smanjenja površine izmeñu B i gasovite faze Athezioni rad izmeñu A i B uslov za razastiranje wab wab γ A + γ B γ AB > γ koeficijent A γ B -γ A -γ AB razastiranja

Površinski napon i razlika pritisaka. P P 3 P 1 P >P 1 P <P 1 3

Krive površine Površina za datu zapreminu tečnosti može biti smanjena formiranjem krive površine, kao kod mehura. Posledice zakrivljenosti površine su: 1. Napon pare tečnosti zavisi od zakrivljenosti površine. Pritisak ispod površine zavisi od njene zakrivljenosti-kapilarnost Balon: oblast u kojoj je para zarobljena tankim filmom koji ima dve površine Mehur-šupljina: parom ispunjena šupljina u tečnosti-jedna površina Kapljica: mala zapremina tečnosti u ravnoteži sa okružujućom parom

Baloni, šupljine i kapljice mmmmmmdg mmmmmm mmmmmm mmmmmm mmmmmm mmm Porast mmm površinskog mmm napona mmm 4 3 ( P P1 ) d( π r ) 4 Pπr 3 dg P γd(4πr ) 8γπrdr 8γπ rdr 4 Pπr γ r dr P γ Laplasova jednačina 1 r 1 + dr 1 r

Površinski napon i razlika pritisaka Laplasova jednačina: pritisak na konkavnoj strani dodirne površine P veći je od pritiska sa konveksne strane P 1 : P P + γ r 1 P P 1 Razlika u pritisku opada na nulu kada je radijus krivine beskonačan (ravna površina) Unutar zakrivljenih površina malog radijusa krivine pritisak je veliki u odnosu na spoljnji pritisak

Oblici mehura Najmanja površina za datu zapreminu tečnosti je sfera. Oblik br. strana zapremina površina (cm 3 ) (cm ) tetraedar 4 16,4 46,5 kocka 6 16,4 38,7 oktaedar 8 16,4 36,9 dodekadear 1 16,4 34,3 ikosaedar 0 16,4 33, sfera 16,4 31,

Kapilarnost Težnja tečnosti da se podiže u uskoj cevi je kapilarnost a posledica je površinskog napona. Ako se kapilara uroni u vodu, voda ulazeći u cev kvasi zid cevi Energija je utoliko niža ukoliko što više tankog filma prekriva površinu stakla Kako se tečnost podiže uz zid, površina tečnosti postaje zakrivljena (meniskus) Pritisak ispod meniskusa je niži od atmosferskog za γ/r Pošto je ptirisak ispod ravne površine p, to je ispod zakrivljene p-γ/r Višak spoljašnjeg pritiska tera tečnost da ispunjava cev sve dok se ne uspostavi hidrostatička ravnoteža

Kapilarnost. P P P- /r P P h a q r q a) b) γ ρgh a r a 1 γ ρgha γ 1 ρgh r cosθ a) b)

Kapilarno podizanje Pritisak stuba tečnosti gustine ρ je: P ρgh ovaj pritisak uravnotežava razliku pritiska γ/r, pa je visina stuba tečnosti u kapilari: h γ ρgr Primer: Ako se voda na 5 0 C (gustine 0,9971 g/cm 3 ) podiže u cevi radijusa 0,0 mm za 7,36 cm površinski napon vode je: 3 4 ρgh (997,1kgm ) (9,81ms ) (7,36 10 m) (,0 10 m) γ 7mNm 7D / cm 1 bb bb bb bb bb bb

Kapilarno spuštanje Ukoliko su athezione sile izmeñu tečnosti i zida slabije od kohezionih sila u tečnosti (pr. Hg i staklo), tečnoat je odbijena odf zida, formira se konveksna površina sa većim pritiskom sa konkavne strane (tj. u tečnosti) usled čega se tečnost u cevi spušta sve dok se ne kompenzuje povećan pritisak usled zakrivljenosti). Živa u termometarskoj ili barometarskoj cevi pokazuje kapilarnu depresiju

Meniscus vode i žive

Kapilarno dejstvo Kohezione sile nasuprot gravitacionih Kretanje vode naviše e uz hromatografski papir zavisi od H-veza izmeñu H O i OH grupa celuloze.

Primer biljnog soka u drveću Da li se sok u drveću podiže usled kapilarnosti i koliko? Pretpostavimo da je sok uglavnom voda (ρ 10 3 kgm -3 ), kontaktni ugao je 0, radijus kapilara je,5x10-5 m. Za vodu je γ 7,8x10 - Nm -1 1 h γ cosθ (7.8x10 Nm )(cos0) 0, m gr (10 kgm )(9.81ms )(.5x10 m) 594 3 3 5 ρ

Pritisak u kapilarama drveta se može meriti ovim ureñajem (5-50atm)

Površinski napon i napon pare G dm M RT ln p p G γda γ 8πrdr 0 p 0 dm p ln p p 0 γm γv RTρr RTr m p p 0 γv exp RTr m

Nukleacije Za kapljicu radijusa 1µm ili 1 nm odnos p/p 0 je 1,003 ili 3 (mada u poslednjem slučaju prezasićeno kapljica sadrži svega 10 molekula u dijametru i pitanje je koliko važi primena Kelvinove jednačine) što je malo ali može imati ozbiljne posledice u praksi. Razmotrimo formiranje oblaka: Topal, vlažan vazduh se penje naviše Temperatura opada i u nekom momentu će para postati termodinamički nestabilna, postojaće težnja ka kondenzaciji Rojevi molekula vode se skupljaju u tako male kapljice da one imaju povećan napon pare i umesto da se kondenzuju one isparavaju tj. ostaju u stanju presićene pare (težnja ka kondenzaciji je nadvladana težnjom ka isparavanju usled povećanog napona pare iznad krive površ.)

Nukleacije- Postoje dva mehanizma formiranje oblaka: Dovoljno veliki broj molekula se skuplja u kapljicu čije su dimenzije tolike da da je težnja ka isparavanju zanemarljivo mala (spontana nukleacija)-mala verovatnoća da se ovo dogodi Čestice prašine ili druge materije predstavljaju centre nukleacije za koje se lepe molekuli vode tako da se formiraju dovoljno velike kapljice koje su termodinamički stabilne i dešava se kondenzacija Tečnosti mogu biti pregrejane iznad tačke ključanja ili prehlañene ispod tačke mržnjenja-termodinamički stabilna faza se ne formira-na račun kinetičke stabilizacije u odsustvu centara nukleacije Maglena komora-veoma čista superzasićena smeša vodene pare i vazduha, do kondenzacije ne dolazi sve dok kroz komoru ne proleti elementarna čestica koja vrši jonizaciju na svom putu.

Zavisnost površinskog napona od temperature γ d [ Mv ] / 3 γ ( ) dt sp k [ ] / 3 γ ( Mvsp ) k d γ 1 / 3 T T 1 dt γ ( Mvsp ) γ 1( Mvsp1) T T 1 T T c γ 0 / 3 Etveš k nn nn nn nn nn nn γ ( Mv sp ) / 3 k( T c T)

Zavisnost površinskog napona od temperature-nastavak Druge empirijske jednačine: γ ( Mv sp ) / 3 k( T T c 6) Remzi i Šilds γ γ 0 1 T T c n Vand der Vals

Površinski napon, γ/(n m -1 ), nekih tečnosti Temperatura / 0 C H O CCl 4 C 6 H 6 C 6 H 5 NO C H 5 OH 0 0,07564 0,090 0,0316 0,0464 0,040 5 0,07197 0,061 0,08 0,043 0,018 50 0,06791 0,031 0,050 0,040 0,0198 75 0,06350 0,00 0,019 0.0373 - M γ ' ρ ρ γ / 3 k( T c T ) 4 Katajama C( ρ ρ') Meklod

VISKOZNOST VISKOZNOST je težnja za otporom tečnosti pri proticanju. Da li očekujete da će glicerol imati veću ili manju viskoznost od etanola? Etanol Glicerol Otpor proticanju je rezultat nekoliko faktora, uključujući meñumolekulske interakcije, oblik i veličinu molekula.

Veličina i viskoznost Koji molekul bi lakše isticao iz boce? Koji bi pokazivao veće trenje? Kako to utiče na viskoznost?

Viskoznost tečnosti Viskoznost predstavlja otpor kojim se pojedini slojevi tečnosti suprostavljaju kretanju jednog u odnosu na drugi, odnosno to je vrsta unutrašnjeg trenja koja dovodi do protoka fluida konstanom brzinom. Koja suspstancija ima veću viskoznost? Kako se to može meriti? Voda Sirup Koeficijent viskoznosti, η, brojno jednak sili koja izmeñu slojeva jedinične površine, održava jedinični gradijent brzine

Njutnov zakon Njutn je pokazao da je viskozna sila srazmerna površini slojeva, A, izmeñu kojih se pri rastojanju od dx održava konstana razlika brzina dv, tako da Njutnov zakon za viskoznu silu glasi: F ηa dv dx Tečnosti koje se pokoravaju Njutnovom zakonu pri laminarnom protoku su Njutnovske ili normalne tečnosti.

Fluidi koji zadovoljavaju Njutnov zakon viskoznosti su njutnovski. Nenjutnovski fluidi pokazuju nelinearnu zavisnost izmeñu primenje sile po jedinici površine i gradijenta brzine. Brzina deformacije Idealni fluid (bez trenja) η0 Sila po jed. površine

1. Dinamička viskoznost: trenje izmeñu slojeva fluida koji klize jedan preko drugog: dv F ηa η dx F A dx dv Jedinica za dinamičku viskoznost je poaz: 1 P 0,1 Pa s a dimenzije su: m l - 1 t - 1 Recipročna vrednost viskoznosti je fluidnost, φ1/η, koja pokazuje lakoću kojom tečnost teče.

. Kinematička viskoznost: definisana kao νη/ρ gde je ρ gustina fluida. Jedinica je stoks: 1 St 10-4 m s -1, a dimenzije su: l t -1.

Viskoznost je osobina fluida da se suprostavljaju sili. Ovaj otpor zavisi od kohezionih sila i prenosa momenta. Tečnosti Gasovi dominiraju kohezione sile viskoznost opada sa temperaturom dominira prenos momenta (sudarima) viskoznost raste sa porastom temperature

tečnosti T( C) η(mpa s) gas T( C) η (µpa s) etilalkohol 0 1.1 vazduh 15 17.9 izopropilalkohol 0.4 vodonik 0 8.4 metilalkohol 0 0.59 helijum 0 18.6 krv 37 3-4 azot 0 16.7 etilenglikol 5 16.1 kiseonik 0 18.1 etilenglikol 100 1.98 čvrsto T ( C) η (Pa s) freon 11-5- 0.74 kaučuk 0 1000 freon 11 0 0.54 Staklo 5 10 18-10 1 freon 11 +5+ 0.4

Vrste protoka Laminarni protok Formiranje vrtloga Vrtložno kretanje Turbulentno kretanje

3. Tipovi protoka fluida: (a) Idealni protok (R e beskonačno) R e ρ u d p /η mmmm i. Ovo je najbolji tip protoka u teoriji jer sve komponente putuju istom brzinom kroz sredinu tako da svi stižu u isto vreme do kraja cevi i nema širenja toka. ii. Ali, ovaj tip protoka se ne javlja u praksi i služi samo kao model da se razumeju faktori koji utiču na protok.

(b) Turbulentni protok (R e > 100) R e ρ u d p /η Turbulentni protok (i) Ovo je najčešći tip protoka u praksi. (ii) Ovakav protok meša molekule iz različitih delova struje fluida.

(c) Laminarni (parabolični) protok (R e < 100) R e ρ u d p /η (i) (ii) Ovo je najuobičajeniji tip protoka i vidi se npr. kod hromatografije. Brzina kojom putuju molekuli može da se poveže sa njihovim položajem u struji paraboličnom jednačinom tipa. u x u max (1-x /r )

Laminarni i Turbulentni protok Reynolds 1883 Protok Niske brzine Laminarni protok Velike brzine Turbulentan protok Laminarni protok- kada viskozne sile dominiraju - viskozni protok Prelaz je iznenadan Prelazna tačka U srednja brzina fluida kroz cev d dijametar cevi Jedinice: R e m m kg m.s... s 3 m kg 00 bezdimenziono i poznato kao Reynolds-ov broj U. d. ρ η 100

Jednakost Reynolds-ovih brojeva za dva protoka garantuje da su njihove fizičke karakteristike iste!!! Turbulentan protok a ne laminaran dovodi do mešanja toplote, gasova, hrane i dr. u vodi što je od značaja za održavanje života u akva svetu

Poazejev zakon Posmatra se stacionarno proticanje nestišljivog fluida kroz cev pod dejstvom konstantne razlike pritiska. η π Pr 4 8Vl t Dr. Jean Leonard Marie Poiseuille

r l dr P 1 P rl dr dv F v r π η rdr l P P dv P P r rl dr dv η π π η ) ( ) ( 1 1 ) ( 4 ) ( ) ( 1 1 0 r R l P P v rdr l P P dv R r v η η dr r r R t l P P rdr vt dv ) ( ) ( 3 1 π η π t R l P P dr r r R l t P P V R 4 1 0 3 1 8 ) ( ) ( ) ( π η η π t R lp P P P P P t R l P P V 4 0 1 0 1 4 1 16 ) ( ) ( 8 ) ( π η + π η Poazejev zakon

Stoksov zakon Sila na sferu radijusa a koja se kreće brzinomvkroz tečnost viskoznosti η je: Potisak U Težina, W Tečnost, l Viskozna sila F Dijametar a F 6π η va 4 U m l g πa 3 ρl g 3 4 W m s g πa 3 ρs g 3 U stanju ravnoteže nema ubrzanja: U - W + F 0 4π 3 a g ρl ρs + 6πµ vta v 3 t ( ) 0 g( ρ ρ ) a s l 9µ

F 1 4/3πr 3 (ρ-ρ ) g v r F η 6π v g r ) ' ( 9 ρ ρ η 1,, 1 1 ) ( ) ( t t ρ ρ ρ ρ η η Stoksov zakon Relativno merenje

Zavisnost viskoznosti od temperature Viskoznost tečnosti opada za otprilike % pri povećanju temperature za 1 0 C. η Aexp B RT Arenijus i Gucman ηv 1/ sp C exp B RTv sp Andrade

Zavisnost viskoznosti od temperature i pritiska η v sp c ω ω k V c Bačinski 0,300 k 0,3 V c 3b b V c / 3 v sp - ω v sp - b Van der Vals zapremina rupa -šupljina Dinamička viskoznost je obrnuto srazmerna tapremini šupljina!

Ajringova teorija viskoznosti Da bi molekul A prešao u položaj A mora biti savladano privlačenje susednog molekula B tj. mora biti savladana pot. barijera ε. Molekul može imati termalnu energiju da savlada potencijalnu barijeru ali će biti ista verovatnoća da se molekul kreće i nalevo i nadesno.ako deluje sila f nadesno termalna energija neophodna za kretanje nadesno je smanjena i doći će do termalno aktiviranog protoka nadesno. Deo molekula koji imaju minimalno enrgiju ε je exp(- ε/kt). Da bi molekul prešao na položaj A mora se stvoriti vakancija u tečnosti.

Ajringova teorija viskoznosti Može se pokazati da je koeficijent viskoznosti, uzimajući u obzir Ajringovu teoriju, dat kao: hn ε η A exp v m kt gde je v m efektivna zapremina koju zauzimaju molekuli, a ε je energija aktivacije za proticanje tečnosti. ε/n A E je molarna energija aktivacije. Ova energija je uporedljiva sa latentnom toplotom isparavanja. Pošto u tečnosti već ima slobodnog prostora to je: E ( 0,3 0,4)L mu η hn V m 0, L exp RT A 4 mu

Zavisnost viskoznosti od pritiska Sa povećanjem pritiska viskoznost raste, pri višim pritiscima taj porast je veći nego pri nižim pritiscima. U odsustvu spoljašnjeg pritiska viskoznost je: E η 0 D exp RT Ako se primeni pritisak P rad potreban za stvaranje šupljine je povećan za PV h gde je V h zapremina šupljine. Termalna energija za aktivirani protok je E+PV h a koeficijent viskoznosti je: E + PVh η D exp η0 RT PV exp RT Nañeno je eksperimentalno da je V h 0,15 V m približno V h 0,05 V m za tečne metale. h za proste tečnosti i

Zavisnost viskoznosti od temperature i pritiska kod gasova i tečnosti Fluid Uticaj T Uticaj P gasovi ηraste kao nema T 1/ tečnosti ηopada kao B loge η A+ T ηraste kao loge η A+ kp

Relativna viskoznost ( η η r Specifičpe viskoznost ( η η sp Unutrašnja viskoznost ([ η]) : [ η] η η o η η η o o η lim C 0 C sp η η o 1 η 1 Da bi se odredila unutrašnja viskoznost: - Merimo η sp kao funkciju koncentracije makromolekula. - Izračunavamo η sp /C za svaku koncentraciju. - Ekstrapolišemo vrednost na C 0. ) : r sp r ) :

F. Merenje viskoznosti 1. Ostwald-ov viskozimetar: η 4 πhgρ r t 8LV h je srednja visina hidrostatickog stuba g je gravitaciona konstanta h ρ je gustina rastvora r je radijus kapilare t je vreme proticanja fluida izmedju marki A i B L je džina kapilare Kapilarna cev η r V η t t o je zapremina η η o t t o ρ ρ o uzorka ; Ako je ρ ρ o,

. Couette-eov viskozimetar: sastoji se od dva koncentrična cilindra spoljašnji rotira a unutrašnji je stacionaran. Osa rotacije h Spoljašnji rotirajući cilindar R Spoljašnji rotirajući cilindar Unutrašnji cilindar Pogled sa strane d Pogled odozgo Razmak ispunjen ispitivanim uzorkom Viskoznost se odreñuje merenjem sile (F) potrebne da spoljnji cilindar rotira za S obrta u minutu. v π RS π RS G d 60d 30d T F π Rh F T 30d η G π Rh π RS