Mecanica fluidelor - parametrii și proprietățile care definesc starea unui fluid

Curs 2

PARAMETRII ŞI PROPRIETĂŢILE CARE DEFINESC

STAREA UNUI FLUID

1. Proprietăţi fizice comune lichidelor şi gazelor

2. Proprietăţi fizice specifice lichidelor

3. Proprietăţi fizice specifice gazelor

Definiţie O proprietate este o caracteristică a unei materii care este invariantă (constantă)

atunci când respectiva materie se află intr-o anumită stare de echilibru. Condiţiile

care determină această stare sunt unice şi descrise (caracterizate) de proprietăţile

materiei.

1. PROPRIETĂŢI FIZICE COMUNE LICHIDELOR ŞI GAZELOR

1.1 PRESIUNEA, p

Presiunea este unul din cei mai importanţi parametri ce caracterizează starea unui fluid. Prin

definiţie, presiunea într-un fluid în repaus este raportul dintre forţa normală şi aria suprafeţei pe

care se exercită această forţă.

Într-un punct dintr-un fluid în repaus, se defineşte ca fiind limita reportului dintre forţa normală şi

aria suprafeţei pe care se exercită această forţa, când aria tinde către zero, în jurul punctului

respectiv. Matematic se exprimă conform relaţiei:

Observaţie: Dacă forţa nu ar fi normală (perpendiculară) pe suprafaţa pe care acţionează, ar

trebui să admitem ipoteză existenţei unor eforturi tangenţiale în fluid, ceea ce ar

contrazice faptul că acesta este considerat în repaus. De asemenea, într-un fluid în

echilibru, presiunea este funcţie de punctul în care se determină, M = M( x,y,z) , cu

alte cuvinte este o mărime scalară.

Totodată, pentru un fluid, presiunea poate fi interpretată ca o măsură a energiei acestuia pe

unitatea de volum:

Unitatea de măsură în Sistemul Internaţional este N / m2 , denumită începând cu 1971 şi Pascal

Pa , după numele omului de ştiinţă Blaise Pascal, matematician, fizician, filozof, de origine

franceză (1623 – 1662).

Deoarece aceasta este o unitate foarte mică în comparaţie cu presiunile uzuale întâlnite în

instalaţiile industriale, sau chiar cu presiunea atmosferică din zonele locuite ale Pământului, se

folosesc multiplii pascalului:

kilopascalul, 1 kPa = 103 Pa, denumit şi piez şi

megapascalul, 1 MPa = 106 Pa .

Des utilizat, cu precădere în aplicaţiile tehnice, este barul, prescurtat bar . Această unitate, deşi nu

aparţine Sistemului Internaţional, este tolerată datorită utilizării ei într-un număr însemnat de ţări,

printre care şi a noastră: 1 bar = 105 Pa .

O altă unitate de măsură utilizată în tehnică este atmosfera tehnică, prescurtată at , definită de

Pentru definirea stării fizice normale se utilizează atmosfera fizică, prescurtată At , sau atm . A fost

pusă în evidenţă şi calculată pentru prima dată de E. Torricelli, vezi figura 1

(presiunea hidrostatică exercitată de coloana de mercur la baza ei pe aria secţiunii

S este egală cu presiunea atmosferică de pe suprafaţa liberă a mercurului).

1 At = 1013255 Pa = 760 mmHg (torr)

Presiunea atmosferică este în acelaşi loc o mărime variabilă în timp. De

asemenea variază de la un loc la altul, funcţie şi de valoarea acceleraţiei

gravitaţionale locale. Astfel se defineşte: