Ρευστά. Πίνακας 1 : Πυκνότητες κοινών υλικών στους 0 o C και υπό πίεση 1 atm



Σχετικά έγγραφα
Ε. Κ. Παλούρα, ΦΥΣΙΚΗ ΦΑΡΜΑΚΕΥΤΙΚΟΥ 2013

ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ρευστά: ρέουν Υγρά Αέρια

Τμήμα Φυσικής Πανεπιστημίου Κύπρου Χειμερινό Εξάμηνο 2016/2017 ΦΥΣ102 Φυσική για Χημικούς Διδάσκων: Μάριος Κώστα. ΔΙΑΛΕΞΗ 10 Μηχανική των ρευστών

ΕΠΙΦΑΝΕΙΑΚΗ ΤΑΣΗ ΛΙΑΝΝΑ ΠΑΝΤΑΖΗ

Φυσική Β Γυμνασίου - Κεφάλαιο 4: Πίεση ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4: ΠΙΕΣΗ. Φυσική Β Γυμνασίου

Φυσική Β Γυμνασίου Συνοπτικές Σημειώσεις Επανάληψης

κάθετη δύναμη εμβαδόν επιφάνειας Σύμβολο μεγέθους Ορισμός μεγέθους Μονάδα στο S.I.

Προσδιορισμός της πυκνότητας με τη μέθοδο της άνωσης

ΤΡΙΧΟΕΙΔΗ ΦΑΙΝΟΜΕΝΑ ΘΕΩΡΙΑ & ΑΣΚΗΣΕΙΣ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ

ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΤΩΝ ΡΕΥΣΤΩΝ

Εύρεση της πυκνότητας στερεών και υγρών.

Να υπολογίσετε τη μάζα 50 L βενζίνης. Δίνεται η σχετική πυκνότητά της, ως προς το νερό ρ σχ = 0,745.

Η κάθετη δύναμη που ασκεί το ρευστό επάνω στην μονάδα επιφανείας των ορίων του.

Άσκηση 3 4. Σε ποιο κουτί της Coca Cola ασκείται μεγαλύτερη Άνωση και γιατί;

Θ1.1 Να συμπληρωθούν τα κενά στις προτάσεις που ακολουθούν:

Φάσεις της ύλης. Τρεις συνήθεις φάσης της ύλης είναι: αέριο. τήξη. πήξη υγρή. στερεό. Συγκεκριµένο σχήµα και µέγεθος (κρυσταλικά / άµορφα

Εισαγωγή Διάκριση των ρευστών

Ιδιότητες των ρευστών Δυνάμεις στα ρευστά Αρχή Αρχιμήδη Πείραμα Torricelli Νόμος Πασκάλ Υδροστατική Αρχή

τα βιβλία των επιτυχιών

Μερικές εισαγωγικές ερωτήσεις στα ρευστά.

ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΠΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ/ ΙΟΥΝΙΟΥ 2014

ΒΑΘΜΟΣ : /100, /20 ΥΠΟΓΡΑΦΗ:.

Σε γαλάζιο φόντο ΔΙΔΑΚΤΕΑ ΥΛΗ ( ) Σε μαύρο φόντο ΘΕΜΑΤΑ ΕΚΤΟΣ ΔΙΔΑΚΤΕΑΣ ΥΛΗΣ ( )

μεταβάλλουμε την απόσταση h της μιας τρύπας από την επιφάνεια του υγρού (π.χ. προσθέτουμε ή αφαιρούμε υγρό) έτσι ώστε h 2 =2 Α 2

ΦΥΣΙΚΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΕΠΑΝΑΛΗΨΗ ΘΕΩΡΙΑΣ 2017

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΚΕΦΑΛΑΙΟ 3 Ο ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΚΙΝΗΣΗ

ΦΥΣΙΚΗ ΟΜΑΔΑΣ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

6 ο Μάθημα. Επιφανειακή Τάση

φυσική κεφ.4 ΠΙΕΣΗ ΠΑΡΑΔΕΙΓΜΑΤΑ =15 10 Προφανώς όταν είναι όρθιο αφού τότε μειώνεται το εμβαδό Α ενώ η δύναμη (το βάρος) παραμένει το ίδιο.

Υδροστατική πίεση - Ατμοσφαιρική πίεση:

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΣΤΗΝ ΜΗΧΑΝΙΚΗ ΡΕΥΣΤΩΝ

Τριβή είναι η δύναμη που αναπτύσσεται μεταξύ δύο επιφανειών

ΨΗΦΙΑΚΑ ΕΚΠΑΙΔΕΥΤΙΚΑ ΒΟΗΘΗΜΑΤΑ ΠΑΝΕΛΛΑΔΙΚΩΝ ΕΞΕΤΑΣΕΩΝ ΕΝΟΤΗΤΑ 3: Η ΔΙΑΤΗΡΗΣΗ ΤΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΚΑΙ Η ΕΞΙΣΩΣΗ BERNOULLI ΛΥΜΕΝΑ ΘΕΜΑΤΑ ΘΕΜΑ Β

Πίεση ονομάζουμε το πηλικό της δύναμης που ασκείται κάθετα σε μία επιφάνεια προς το εμβαδόν της επιφάνειας αυτής.

Πίεση ΚΕΦΑΛΑΙΟ 4 Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ

Μεθοδολογίες στην Μηχανική των Ρευστών

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Ρευστά - Μηχανική Στερεού Σώματος. Κυριακή 5 Μαρτίου Θέμα 1ο

ΥΔΡΟΣΤΑΤΙΚΗ ΡΕΥΣΤΑ ΤΟ ΝΕΡΟ

Ονοματεπώνυμο: Μάθημα: Ύλη: Επιμέλεια διαγωνίσματος: Αξιολόγηση: Φυσική Προσανατολισμού Ρευστά Ιωάννης Κουσανάκης

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ. Ρευστά. Επιμέλεια: ΑΓΚΑΝΑΚΗΣ A.ΠΑΝΑΓΙΩΤΗΣ, Φυσικός.

Δυναμική των ρευστών Στοιχεία θεωρίας

Να επιλέξετε τη σωστή απάντηση και να δικαιολογήσετε την επιλογή σας. έμβολο Ε 1 ασκούνται επιπρόσθετα οι εξής

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/02/17 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

Ένωση Ελλήνων Φυσικών ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2014 Πανεπιστήμιο Αθηνών Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών, Τεχνολογίας, Περιβάλλοντος

Κυριακή, 17 Μαίου, 2009 Ώρα: 10:00-12:30 ΠΡΟΣΕΙΝΟΜΕΝΕ ΛΤΕΙ

ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ Ρευστά: ρέουν Υγρά Αέρια

ΡΕΥΣΤΑ. Φυσική Θετικού Προσανατολισμου Γ' Λυκείου

Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου ~~ Ρευστά ~~

Κεφάλαιο 9 ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗ. Ρευστα σε Ηρεμια {Υδροστατική Πίεση, Μέτρηση της Πίεσης, Αρχή του Pascal} Ανωση {Άνωση, Αρχή του Αρχιμήδη}

3. Τριβή στα ρευστά. Ερωτήσεις Θεωρίας

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ)

ΦΥΣΙΚΗ ΠΡΟΣΑΝΑΤΟΛΙΣΜΟΥ Σελίδα 1 από 6

Διαγώνισμα Γ Λυκείου Θετικού προσανατολισμού. Διαγώνισμα Ρευστά. Τετάρτη 12 Απριλίου Θέμα 1ο

Φυσική- Κεφάλαιο Μηχανικής των Ρευστών

ΕΝΩΣΗ ΚΥΠΡΙΩΝ ΦΥΣΙΚΩΝ

ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΑΚΕΣ ΑΣΚΗΣΕΙΣ 4-5

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ) ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 19/02/17 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΡΧΩΝ ΜΑΡΚΟΣ

ΦΥΣΙΚΗ Ι. ΤΜΗΜΑ Α Α. Καραμπαρμπούνης, Ε. Στυλιάρης ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟN ΑΘΗΝΩΝ,, ΡΕΥΣΤOMHXANIKH

ΔΙΕΘΝΕΣ ΣΥΣΤΗΜΑ ΜΟΝΑΔΩΝ (S.I.)

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΣΕΙΡΑ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 03/05/2015 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ)

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π/Γ ΛΥΚΕΙΟΥ (ΘΕΡΙΝΑ)

2. Κατά την ανελαστική κρούση δύο σωμάτων διατηρείται:

Διαγώνισμα Φυσικής Γ Λυκείου 5/3/2017

ΜΑΘΗΜΑ / ΤΑΞΗ : ΦΥΣΙΚΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ - ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: 09/04/2017 ΕΠΙΜΕΛΕΙΑ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑΤΟΣ: ΚΑΡΑΒΟΚΥΡΟΣ ΧΡΗΣΤΟΣ

Διατήρηση της Ύλης - Εξίσωση Συνέχειας

ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΙΩΑΝΝΙΝΩΝ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ. Θερμοδυναμική. Θερμική διαστολή (εφαρμογές)- Επιφανειακή τάση. Διδάσκων : Καθηγητής Γ.

Οι ιδιότητες των αερίων και καταστατικές εξισώσεις. Θεόδωρος Λαζαρίδης Σημειώσεις για τις παραδόσεις του μαθήματος Φυσικοχημεία Ι

ΣΗΜΕΙΩΣΕΙΣ ΡΕΥΣΤΟΜΗΧΑΝΙΚΗΣ - ΜΕΡΟΣ Α

ΟΜΑΔΑ Α. ΠΡΟΣΟΧΗ!! Τα αποτελέσματα να γραφούν με 3 σημαντικά ψηφία. ΤΥΠΟΛΟΓΙΟ. Τριβή κύλισης σε οριζόντιο δρόμο: f

Ασκήσεις (Εισαγωγή-Ρευστά-Θερμότητα) Κ.-Α. Θ. Θωμά

Διατήρηση της Ενέργειας - Εξίσωση Bernoulli. Α. Ερωτήσεις Πολλαπλής Επιλογής

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΡΕΥΣΤΑ -ΣΤΕΡΕΟ 24/02/2019

ΔΙΑΡΚΕΙΑ: 180min ΤΜΗΜΑ:. ONOMA/ΕΠΩΝΥΜΟ: ΗΜΕΡΟΜΗΝΙΑ: ΘΕΜΑ 1 ο ΘΕΜΑ 2 ο ΘΕΜΑ 3 ο ΘΕΜΑ 4 ο ΣΥΝΟΛΟ ΜΟΝΑΔΕΣ

ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΦΥΣΙΚΗ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ 17/4/2016 ΘΕΜΑ Α

Τεχνολογικό Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Σχολή Τεχνολογικών Εφαρμογών Τμήμα Μηχανολογίας

Α Σ Κ Η Σ Η 2 ΜΕΤΡΗΣΗ ΤΟΥ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΙΞΩΔΟΥΣ ΥΓΡΟΥ ΘΕΩΡΗΤΙΚΗ ΕΙΣΑΓΩΓΗ

1.3 Τα φυσικά μεγέθη και οι μονάδες τους

Ορμή και Δυνάμεις. Θεώρημα Ώθησης Ορμής

ΦΥΣΙΚΗ Γ ΛΥΚΕΙΟΥ ΘΕΤΙΚΗΣ ΚΑΤΕΥΘΥΝΣΗΣ ΕΞΕΤΑΖΟΜΕΝΗ ΥΛΗ: ΚΡΟΥΣΕΙΣ-ΤΑΛΑΝΤΩΣΕΙΣ-ΚΥΜΑΤΑ-ΡΕΥΣΤΑ ΣΕ ΙΣΟΡΡΟΠΙΑ

Μέτρηση της επιτάχυνσης της βαρύτητας με τη βοήθεια του απλού εκκρεμούς.

ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΑΡΑΔΙΠΠΟΥ ΣΧΟΛΙΚΗ ΧΡΟΝΙΑ ΓΡΑΠΤΕΣ ΑΠΟΛΥΤΗΡΙΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΙΟΥΝΙΟΥ 2013

Kefˆlaio 1. Jermìthta. 1.1 Ask seic. k 1. k 2 + L2

Ρευστομηχανική. Γεώργιος Γκαϊντατζής Επίκουρος Καθηγητής. Τμήμα Μηχανικών Παραγωγής & Διοίκησης Δημοκρίτειο Πανεπιστήμιο Θράκης

A3. Το δοχείο του σχήματος 1 είναι γεμάτο με υγρό και κλείνεται με έμβολο Ε στο οποίο ασκείται δύναμη F.

ΦΥΣΙΚΗ Ο.Π. ΘΕΤΙΚΩΝ ΣΠΟΥΔΩΝ

5. Τα στερεά Α και Β είναι κατασκευασμένα από ξύλο. Ποιο από τα δύο έχει:

ΕΝΩΣΗ ΦΥΣΙΚΩΝ ΚΥΠΡΟΥ

ΜΕΤΡΗΣΗ ΣΥΝΤΕΛΕΣΤΗ ΕΣΩΤΕΡΙΚΗΣ ΤΡΙΒΗΣ

ΓΥΜΝΑΣΙΟ ΜΑΡΑΘΩΝΑ ΣΧΟΛΙΚΟ ΕΤΟΣ ΓΡΑΠΤΕΣ ΠΡΟΑΓΩΓΙΚΕΣ ΕΞΕΤΑΣΕΙΣ ΜΑΪΟΥ-ΙΟΥΝΙΟΥ 2009 ΜΑΘΗΜΑ: ΦΥΣΙΚΗ

Εφαρμοσμένη Υδραυλική. ΕΔΙΠ, Τμήμα Αγρονόμων και Τοπογράφων Μηχανικών, ΑΠΘ

Ένωση Ελλήνων Φυσικών ΠΑΝΕΛΛΗΝΙΟΣ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΟΣ ΦΥΣΙΚΗΣ 2012 Πανεπιστήμιο Αθηνών Εργαστήριο Φυσικών Επιστημών, Τεχνολογίας, Περιβάλλοντος B Λυκείου

Κινηματική ρευστών. Ροή ρευστού = η κίνηση του ρευστού, μέσα στο περιβάλλον του

Οδηγός επανάληψης φυσικής β γυμνασίου

Στο διπλανό σχήμα το έμβολο έχει βάρος Β, διατομή Α και ισορροπεί. Η δύναμη που ασκείται από το υγρό στο έμβολο είναι

ΦΥΣΙΚΗ Β ΓΥΜΝΑΣΙΟΥ ΙΑΓΩΝΙΣΜΑ

ΤΕΛΟΣ 1ΗΣ ΑΠΟ 7 ΣΕΛΙΔΕΣ

ΑΠΑΝΤΗΣΕΙΣ ΣΤΟ ΔΙΑΓΩΝΙΣΜΑ ΠΡΟΣΟΜΟΙΩΣΗΣ Θέμα Α. 1. β 2. α 3. γ 4. β 5. Λ,Λ,Λ,Λ,Λ.

Transcript:

Ρευστά Ρευστά ονομάζονται τα υγρά και τα αέρια που έχουν την ικανότητα να ρέουν. Στα ρευστά τα μόρια κατανέμονται στον χώρο με τυχαίο τρόπο και συνδέονται μεταξύ τους με ασθενείς ελκτικές δυνάμεις Η ειδική βαρύτητα είναι ένα αδιάστατο μέγεθος, που αποτελεί μέτρο σύγκρισης της πυκνότητας διαφορετικών σωμάτων. Ορίζεται ως το πηλίκο της πυκνότητας ενός ρευστού και της πυκνότητας ενός δείγματος αναφοράς, που συνήθως είναι νερό στους 4 ο C: όύ όύ ειδική βαρύτητα ό 3 3 2 4 C 1,000x10 kg m Γιατί οι φυσικές ιδιότητες των στερεών, υγρών και αερίων διαφέρουν μεταξύ τους? Λόγω των διαφορών ανάμεσα στις δυνάμεις που δεσμεύουν τα μόρια. Στα στερεά τα μόρια δεσμεύονται ισχυρά μεταξύ τους τα στερεά διατηρούν το σχήμα και τον όγκο τους. Στα υγρά οι δυνάμεις μεταξύ των μορίων είναι αρκετά ισχυρές ώστε να διατηρείται ο όγκος αλλά όχι το σχήμα (τα υγρά παίρνουν το σχήμα του δοχείου στο οποίο περιέχονται). Στα αέρια τα μόρια δεν δεσμεύονται μεταξύ τους δεν διατηρούν δεδομένο σχήμα ή όγκο αλλά πληρούν το δοχείο στο οποίο περιέχονται. Στα ρευστά, εκτός των νόμων της μηχανικής που ισχύουν στα στερεά, εμφανίζονται νέες δυνάμεις, όπως η άνωση και η επιφανειακή τάση, που είναι ιδιαιτέρως σημαντικές για την βιολογία και την ζωολογία. Χαρακτηριστικές ιδιότητες των ρευστών m Η πυκνότητα μάζας ορίζεται ως [SI kg/m 3 ] V Πίνακας 1 : Πυκνότητες κοινών υλικών στους 0 o C και υπό πίεση 1 atm στερεά υγρά αέρια Υλικό ρ (kg/m 3 ) Υλικό ρ (kg/m 3 ) Υλικό ρ (kg/m 3 ) Al 2700 Αίμα (37 o C) 1060 Αέρας 1.29 Cu 8890 Αιθυλική αλκοόλη 806 CO 2 1.98 Σκυρόδεμα 2200 Hg 13600 He 0.179 Διαμάντι 3520 Λάδι (υδραυλικό) 800 H 2 0.0899 Au 19300 Η 2 Ο (4 ο C) 1x10 3 N 2 1.25 Ag 10500 Η 2 Ο (100 o C) 1.03x10 3 O 2 1.43 πάγος 917 ελαιόλαδο 0.9x10 3 ΝΗ 3 0.77 Ξύλο 550 γλυκερίνη 1.26x10 3 CO 1.25 Δύναμη και Πίεση στα Ρευστά. Η διάδοση των δυνάμεων στα ρευστά γίνεται με διαφορετικό τρόπο από ότι στα ρευστά: Δύναμη που ασκείται σε στερεό διαδίδεται διατηρώντας την διεύθυνση της αναλλοίωτη. Στα ρευστά η δύναμη διαδίδεται ομοιόμορφα προς όλες τις διευθύνσεις και ασκείται κάθετα στις επιφάνειες με τις οποίες έρχεται σε επαφή. Page 1 of 18 7/12/2010 Page 2 of 18 7/12/2010

F Η πίεση P που ασκείται από ένα ρευστό ορίζεται ως P όπου F το A μέτρο της δύναμης που ασκείται κάθετα σε επιφάνεια εμβαδού Α. Η πίεση που ασκείται σε ένα ρευστό μπορεί να μετρηθεί με την βοήθεια της απλής διάταξης που φαίνεται στο παρακάτω σχήμα. Διάταξη για την μέτρηση της πίεσης σε ένα ρευστό. Το εσωτερικό του κυλίνδρου είναι υπό κενό. Όταν ο μετρητής βυθιστεί στο ρευστό το ελατήριο συμπιέζεται μέχρις ότου η δύναμη που ασκείται από το ρευστό εξισορροπηθεί από την δύναμη που ασκείται από το ελατήριο. Εάν το ελατήριο είναι βαθμολογημένο τότε η πίεση του ρευστού μετράται πολύ εύκολα. Μεταβολή της πίεσης με το βάθος από την επιφάνεια του ρευστού. Η πίεση στο ρευστό αυξάνει με το βάθος λόγω του βάρους των υπερκείμενων στρωμάτων του ρευστού. Αν θεωρήσουμε το κυλινδρικό «στοιχείο» ρευστού όπως φαίνεται στο σχήμα & υποθέσουμε ότι η πυκνότητα είναι σταθερή (ασυμπίεστο ρευστό) και το σύστημα είναι σε ισορροπία, τότε ισχύει: F PAj Po Aj Mgj 0 ή αφού η πίεση είναι αριθμητικό μέγεθος : PA P o A Ahg 0 P Po gh Η πίεση σε ένα ρευστό είναι η ίδια σε όλα τα σημεία που έχουν το ίδιο ύψος και δεν εξαρτάται από το σχήμα του δοχείου που περιέχει το ρευστό. Συνήθης μονάδα μέτρησης της πίεσης στα ρευστά είναι το mmhg ή torr (προς τιμήν του Evagelista Torricelli (1608-1674) που κατανόησε πρώτος την φύση της ατμοσφαιρικής πίεσης). Σχέσεις μετατροπής μεταξύ διαφόρων μονάδων μέτρησης της πίεσης 1 torr =1 mmhg =1.33x10 3 dyn/cm 2 =1.32x10-3 atm =1.33x10 2 Pa (N/m 2 ) SI =1.93x10-2 psi (pound force per square inch) Η διαφορά της πίεσης μεταξύ 2 σημείων που απέχουν απόσταση κατά την κατακόρυφο h είναι P2 P1 gh Page 3 of 18 7/12/2010 Page 4 of 18 7/12/2010

Η αρχή του Pascal : Σε ένα ασυμπίεστο ρευστό η αύξηση της πίεσης σε ένα σημείο διαδίδεται αμετάβλητη σε όλα τα υπόλοιπα σημεία του ρευστού και τα τοιχώματα του δοχείου που το περιέχει. Εφαρμογή της αρχής του Pascal: Η υδραυλική πρέσα. Όταν στην επιφάνεια ενός υγρού με εμβαδόν Α 1 ασκείται δύναμη F 1 η πίεση στο ρευστό αυξάνεται κατά F P 1 A1 Η πίεση στα 2 πιστόνια είναι F1 F2 ίδια P η πίεση που A A ασκείται σε επιφάνεια εμβαδού Α 2 A θα είναι : F 2 2 PA2 F1 A >F 1 1 κατά παράγοντα (Α 2 /Α 1 ). Μετρητές πίεσης Βαρόμετρο: σωλήνας κλειστός στο ένα άκρο γεμίζεται με Hg και αντιστρέφεται σε δοχείο που περιέχει Ηg. Η πίεση στο άδειο κλειστό άκρο είναι 0. Η πίεση στο σημείο Α (λόγω του βάρους της στήλης του Hg) είναι ίση με την πίεση στο σημείο Β (λόγω της ατμοσφαιρικής πίεσης) διαφορετικά θα υπήρχε κίνηση του Hg. 1 2 Πόσο είναι το ύψος της στήλης του Hg για πίεση ίση με την ατμοσφαιρική (P o =1.013x10 5 Pa) αν ρ Hg =13.6x10 3 kg/m 3? Από την σχέση Po Hggh h 1atm =0.760m Μανόμετρο: Μέτρηση της άγνωστης πίεσης (P Α ) αερίου. Σωλήνας με σχήμα U που περιέχει υγρό συνδέεται με το ένα άκρο του με το υπό μέτρηση σύστημα ενώ το άλλο άκρο του παραμένει ανοιχτό στην ατμόσφαιρα. Ισχύει ότι P A =P B, όπου P A η άγνωστη πίεση, διαφορετικά θα υπήρχε κίνηση του υγρού. Επομένως P Α =P o +ρgh. H πίεση P (P A ) ονομάζεται απόλυτη πίεση ενώ η (P- P o ) ονομάζεται διαφορική πίεση (π.χ. η πίεση που μετράμε στις ρόδες ποδηλάτου). Η αρχή του Αρχιμήδη: Ένα σώμα που εμβαπτίζεται ολικώς ή μερικώς σε ένα ρευστό υφίσταται δύναμη άνωσης (F B, buoyant force) που έχει μέτρο ίσο προς το βάρος του εκτοπισμένου ρευστού. Αρχιμήδης των Συρακουσών: Έλληνας Μαθηματικός, Φυσικός και Μηχανικός (287-212 πχ) Επομένως Po Hggh όπου ρ Hg η πυκνότητα του Hg. Page 5 of 18 7/12/2010 Page 6 of 18 7/12/2010

Ο Αρχιμήδης ήταν ίσως ο μεγαλύτερος επιστήμονας της αρχαιότητας. Υπολόγισε με ακρίβεια τη σχέση διαμέτρου/περιφέρειας του κύκλου, το π, τον τρόπο υπολογισμού του όγκου και της επιφάνειας γεωμετρικών σχημάτων όπως η σφαίρα και ο κύλινδρος, ανακάλυψε την φύση της δύναμης της άνωσης ενώ έκανε και διάφορες κατασκευές όπως ο καταπέλτης και ο κοχλίας του Αρχιμήδη που χρησιμοποιείται ακόμη και σήμερα για την ανύψωση νερού. Η δύναμη της άνωσης ασκείται από το ρευστό και δεν εξαρτάται από τις ιδιότητες του σώματος που εμβαπτίζεται στο ρευστό. Όταν σώματα με διαφορετική πυκνότητα αλλά τον ίδιο όγκο εμβαπτιστούν σε ρευστό τότε υφίστανται την ίδια δύναμη της άνωσης. Εφαρμογή της αρχής του Αρχιμήδη: πότε ένα σώμα βυθίζεται ή επιπλέει σε ένα υγρό? Πως θα κινηθεί σώμα με όγκο V, πυκνότητα ρ και βάρος F g =mg=ρgv εμβαπτίζεται πλήρως σε ρευστό πυκνότητας ρ ρ και υφίσταται δύναμη άνωσης Β? Στο σώμα ασκείται δύναμη: Β-F g =(ρ ρ -ρ)gv. Η διεύθυνση κίνησης σώματος που εμβαπτίζεται σε ρευστό εξαρτάται μόνο από τις πυκνότητες του σώματος και του ρευστού. Εάν ρ<ρ ρ το σώμα επιταχύνεται προς τα επάνω Εάν ρ>ρ ρ το σώμα βυθίζεται Εάν ρ=ρ ρ το σώμα είναι σε ισορροπία Αντικείμενα που επιπλέουν: τι ποσοστό του σώματος είναι κάτω από την επιφάνεια του ρευστού? Εάν το σώμα έχει πυκνότητα ρ<ρ ρ και όγκο V και επιπλέει στο ρευστό (πυκνότητας ρ ρ ) ισχύει Β=mg όπου Β η δύναμη της άνωσης και (mg) το βάρος του σώματος. Επομένως : ρ ρ gv ρ =ρgv του όγκου που επιπλέει εξαρτάται από τον λόγο των πυκνοτήτων. V V δηλ. το ποσοστό Η πλευστότητα των ψαριών Τα σώματα ορισμένων ψαριών περιέχουν πορώδη οστά ή αεροθύλακες που μειώνουν την μέση πυκνότητα του σώματός τους και τα επιτρέπουν να επιπλέουν χωρίς να ξοδεύουν ενέργεια. Παράδειγμα το σώμα της σουπιάς που περιέχει ένα πορώδες οστό με πυκνότητα 0,62 gr/cm 3 ενώ το υπόλοιπο σώμα έχει πυκνότητα 1,067 gr/cm 3. Ερώτηση: Πιο είναι το ποσοστό του σώματος που πρέπει να καταλαμβάνεται από το πορώδες οστό έτσι ώστε η μέση πυκνότητα της σουπιάς να είναι ίση με αυτή του θαλασσινού νερού (1,026 gr/cm 3 ). 0. 62X 100 X1. 067 Απάντηση: 1. 026 = 9.2%. 100 Τα ψάρια που έχουν αεροθύλακες ελέγχουν την πυκνότητα τους μεταβάλλοντας την ποσότητα του αερίου που περιέχει. Επειδή η πυκνότητα του αέρα είναι μικρότερη του πορώδους οστού ο όγκος του αεροθύλακα είναι πολύ μικρότερος αυτού του πορώδους οστού. Στο προηγούμενο παράδειγμα ο αεροθύλακας θα καταλάμβανε μόνον το 4% του συνολικού όγκου του σώματος. Page 7 of 18 7/12/2010 Page 8 of 18 7/12/2010

Παράδειγμα 1: τι ποσοστό (f) του παγόβουνου βρίσκεται κάτω από την επιφάνεια της θάλασσας? Δεδομένα: πυκνότητα και όγκος παγόβουνου: 917 kg/m 3 & V i, αντίστοιχα. Πυκνότητα θαλασσινού νερού ρ W =1030 kg/m 3. Το βάρος του παγόβουνου είναι F g =ρ i V i g. H δύναμη της άνωσης είναι Β=ρ w V w g όπου V w ο όγκος του εκτοπισμένου νερού που είναι ίσος με τον όγκο του βυθισμένου κομματιού του παγόβουνου. V Επομένως: ρ i V i g=ρ w V w g f w i 0.89 ή 89%. Vi w Ο όγκος της κορώνας V κ =V w (πλήρως βυθισμένη στο νερό) 1.00N Αρα: V κ =V w = 1.02x104m3 (1000 kgm3)(9.80 ms2) Και η πυκνότητα της κορώνας είναι: m m g k V Vg 7.84N 1.02x104m39.80ms2 7.84x103kgm3 Όμως η πυκνότητα του χρυσού είναι 19.3x10 3 kgm -3. Επομένως η κορώνα ήταν είτε νοθευμένη είτε δεν ήταν συμπαγής. Παράδειγμα 2: Εύρηκα!! Ο Αρχιμήδης ρωτήθηκε αν η κορώνα του βασιλιά των Συρακουσών ήταν από ατόφιο χρυσό. Δεδομένα: η κορώνα στον αέρα ζυγίζει 7,84Ν ενώ όταν είναι πλήρως βυθισμένη στο νερό 6,84Ν. (ρ Η20 =1000kgm -3 ) Εικόνα (α): T 1 =F g Εικόνα (β): F B T2 Fg 0 B Fg T2 7.84 6.84 1.00N H δύναμη της άνωσης Β= βάρος εκτοπισμένου νερού (όγκου V w ) ρ w gv w =1.00 N Page 9 of 18 7/12/2010 Page 10 of 18 7/12/2010

Η επιφανειακή τάση Τα μόρια που βρίσκονται στην επιφάνεια ενός υγρού υφίστανται την επίδραση δυνάμεων που οφείλονται στην ασυμμετρία εκατέρωθεν της επιφάνειας. Ειδικότερα: τα μόρια που βρίσκονται στον όγκο του υγρού έχουν τον ίδιο αριθμό πρώτων γειτόνων η συνισταμένη των ενδομοριακών δυνάμεων που ασκείται επάνω τους είναι μηδενική. Τα μόρια που βρίσκονται στην επιφάνεια του υγρού υφίστανται την επίδραση των δυνάμεων μόνο από τα υποκείμενα μόρια ενώ δεν υπάρχουν υπερκείμενα τα μόρια της επιφάνειας υφίστανται ελκτικές δυνάμεις μόνο προς τον όγκο του υγρού η επιφάνεια συστέλλεται και συμπεριφέρεται σαν τεταμένη μεμβράνη. Η συνολική δύναμη F T που ασκείται εφαπτομενικά λόγω της επιφανειακής τάσης στην διεπιφάνεια υγρού/τοιχωμάτων (μήκους L) είναι F T TL. Όταν ένα υγρό βρίσκεται μέσα σε ένα δοχείο τα μόρια της επιφάνειας που είναι κοντά στα τοιχώματα υφίστανται δυνάμεις συνάφειας & συνοχής. Η δύναμη συνάφειας (adhesion) εμφανίζεται μεταξύ διαφορετικών μορίων και ασκείται ανάμεσα στο υγρό & τα τοιχώματα. Οφείλεται σε πολλούς δυνατούς μηχανισμούς όπως σχηματισμό δεσμών, μεταφορά φορτίου και ανάπτυξη ηλεκτροστατικών δυνάμεων, φαινόμενα διάχυσης κλπ. Η δύναμη συνοχής (coherence) εμφανίζεται μεταξύ ομοίων μορίων και ασκείται μεταξύ των μορίων του υγρού. Οφείλεται σε δυνάμεις Coulomb, λόγω σχηματισμού δεσμών, ή σε δυνάμεις Van der Waals που αναπτύσσονται μεταξύ πολικών μορίων. Τα μόρια στην επιφάνεια του ρευστού υφίστανται ελκτικές δυνάμεις μόνον από τα υποκείμενα μόρια. Επομένως η επιφάνεια συστέλλεται, καμπυλώνεται και σχηματίζεται κοίλος ή κυρτός μηνίσκος. Η επιφανειακή τάση Τ που αναπτύσσεται στην επιφάνεια του υγρού ασκείται εφαπτομενικά στην διεπιφάνεια υγρού-τοιχωμάτων και ανθίσταται στην αύξηση της ελεύθερης επιφάνειας του υγρού. Ως αποτέλεσμα των δυνάμεων συνάφειας & συνοχής, η επιφάνεια του υγρού καμπυλώνεται και γίνεται κοίλη ή κυρτή ανάλογα με το εάν τα μόρια έλκονται ισχυρότερα από τα τοιχώματα ή από τα μόρια του υγρού, αντίστοιχα. Η καμπυλότητα της επιφάνειας του υγρού σε τριχοειδή σωλήνα προσδιορίζεται από την γωνία θ που ορίζεται από το τοίχωμα και την εφαπτομένη στην επιφάνεια του υγρού στο σημείο επαφής με το τοίχωμα. Η γωνία θ είναι σαφώς Page 11 of 18 7/12/2010 Page 12 of 18 7/12/2010

Παραδείγματα καθορισμένη για δεδομένο ζεύγος υγρού και στερεού (π.χ. για το σύστημα νερό-γυαλί είναι 25 ο ) Λόγω των ισχυρών δυνάμεων συνοχής οι σταγόνες του νερού είναι σφαιρικές. Αυτό γίνεται προφανές στο διάστημα όπου δεν υπάρχει βαρύτητα και η σταγόνα αιωρείται. Ο υδράργυρος παίρνει σχεδόν σφαιρικό σχήμα επειδή οι δυνάμεις συνοχής είναι ισχυρότερες των συνάφειας. Ο σχηματισμός των σταγόνων του νερού οφείλεται σε δυνάμεις συνοχής. Οι σταγόνες είναι σφαιρικές λόγω της επιφανειακής τάσης ενώ οι δυνάμεις συνάφειας συγκρατούν τις σταγόνες επάνω στα αντικείμενα. Όταν ένας τριχοειδής σωλήνας εμβαπτίζεται σε ρευστό τότε το ύψος της στήλης του ρευστού στον τριχοειδή μεταβάλλεται η επιφάνεια του ρευστού στον τριχοειδή καμπυλώνεται και σχηματίζεται μηνίσκος. Αν η δύναμη συνάφειας > της δύναμης συνοχής το υγρό ανεβαίνει στον τριχοειδή σε ύψος h. Αν η δύναμη συνοχής > της δύναμης συνάφειας το υγρό που περιέχεται στον τριχοειδή κατεβαίνει σε ύψος h. Ερώτηση: Πόση είναι η μεταβολή του ύψους του υγρού στον τριχοειδή σωλήνα? Το βάρος (W) της στήλης (ύψους h) του υγρού (πυκνότητας ρ) είναι : W R2hg όπου R η διάμετρος του τριχοειδούς σωλήνα. Η μέγιστη δύναμη F m λόγω της επιφανειακής τάσης που ασκείται κατά μήκος της περιφέρειας της στήλης του υγρού είναι F m 2RT. Η συνιστώσα της F m που συγκρατεί το βάρος της στήλης του υγρού είναι 2πRTcosθ και αυτή πρέπει να πληροί την συνθήκη: 2 RTcos R2 2T cos hg. Επομένως h. Rg Page 13 of 18 7/12/2010 Page 14 of 18 7/12/2010

Όταν η δύναμη της συνοχής υπερτερεί της συνάφειας (η γωνία θ>90 ο ) 2T cos τότε η εξίσωση h οδηγεί σε αρνητική τιμή του h και το ύψος Rg του υγρού στον σωλήνα χαμηλώνει. Τα πιο συνηθισμένα επιφανειοδραστικά μόρια έχουν το ένα άκρο τους υδρόφιλο/ υδατοδιαλυτό (hydrophilic) ενώ το άλλο είναι υδρόφοβο/αδιάλυτο στο νερό (hydrophobic). Το σφαιρικό σχήμα των σταγόνων των υγρών οφείλεται στην επιφανειακή τάση. Η πίεση μέσα στην σφαιρική σταγόνα είναι υψηλότερη της εξωτερικής πίεσης. H διαφορά της πίεσης ΔP για σφαιρική σταγόνα με ακτίνα R είναι: 2T P. R Για να δημιουργήσουμε φυσαλίδες αέρα με διάμετρο R μέσα σε υγρό με επιφανειακή τάση Τ πρέπει η πίεση του αέρα που εγχέουμε μέσα στην 2T φυσαλίδα να είναι μεγαλύτερη της πίεσης στο υγρό κατά P. R Το υδρόφιλο άκρο του μορίου έλκεται ισχυρά από το νερό ενώ το υδρόφοβο άκρο απωθείται από το νερό, ενώ διαλύεται εύκολα σε ελαιώδη υγρά. Επιφανειοδραστικές ενώσεις (Surfactants ) Οι επιφανειοδραστικές ενώσεις είναι μόρια που μειώνουν την επιφανειακή τάση των υγρών επιτρέποντας ευκολότερη κάλυψη επιφανειών ή μείωση της διεπιφανειακής τάσης σε συστήματα διαφορετικών υγρών ή στερεούυγρού. Εφαρμογές στα απορρυπαντικά, καλλυντικά, υλικά διαβροχής, γαλακτοματοποιητές, υλικά επιφανειακής διασποράς και διαβροχής μεταξύ 2 υγρών κλπ. Page 15 of 18 7/12/2010 Page 16 of 18 7/12/2010

Εφαρμογή των επιφανειοδραστικών μορίων στα απορρυπαντικά Στα απορρυπαντικά τα υδρόφοβα άκρα διαλύονται στην ελαιώδη επιφάνεια, μειώνοντας έτσι την επιφανειακή τάση του ελαίου, ενώ τα υδρόφιλα άκρα μένουν εκτεθειμένα στο νερό. διάσπαση του ελαιώδους λεκέ σε μικρές σταγόνες που περιβάλλονται από τα υδρόφιλα άκρα του μορίου, διαλύονται στο νερό και απομακρύνονται. Εύκολη επίδειξη στο σπίτι μπορεί να γίνει με μια οδοντογλυφίδα της οποίας το ένα άκρο καλύπτεται με σαπούνι. Αν τοποθετηθεί σε νερό τα επιφανειοδραστικά μόρια του σαπουνιού μειώνουν την επιφανειακή τάση και η οδοντογλυφίδα προωθείται μακριά από το διαλυμένο σαπούνι. Επιφανειοδραστικά μόρια & πειραματική βιοχημεία : Για παράδειγμα υπάρχουν υδρόφοβες πρωτεΐνες, π.χ. πρωτεΐνες μεμβρανών και λιποπρωτεΐνες, που πρέπει να διαλυθούν σε νερό. Τα επιφανειοδραστικά μόρια συμβάλλουν στην διάλυση των πρωτεϊνών: τα υδρόφοβα άκρα των μορίων διαλύονται στην επιφάνεια της πρωτεΐνης ενώ τα υδρόφιλα άκρα που περιβάλλουν την πρωτεΐνη διαλύονται στο νερό. Στάση & κίνηση εντόμων στην επιφάνεια του νερού. Τα έντομα κατά την κίνηση τους εκκρίνουν από την κοιλιά τους μία ουσία που μειώνει την επιφανειακή τάση του νερού πίσω από το σώμα τους (ενδεικτική μείωση από 73dyn/cm σε 50 dyn/cm που στο έντομο Microvelia προσδίδει ταχύτητα 17 cm/sec) προωθούνται προς τα εμπρός. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται προώθηση Marangoni. Page 17 of 18 7/12/2010 Page 18 of 18 7/12/2010