Bölüm 2: Akışkanların özellikleri

Slides:



Advertisements
Benzer bir sunumlar
Akım,Direnç… Akım Akımın tanımı
Advertisements

ENERJİ, ISI VE İŞ.
Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ
MADDE ve ISI.
Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ
DİFERANSİYEL AKIŞ ANALİZİ
Sıcaklık ve Termodinamiğin Sıfırıncı Kanunu
ISI MADDELERİ ETKİLER.
Gazların Kinetik Kuramı
GAZLAR.
TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ
TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ
POLİMER ÖZELLİKLERİ *Kauçuksu Elastiklik *Elastikliğin Termodinamiği
ENERJİ, ENERJİ GEÇİŞİ VE GENEL ENERJİ ANALİZİ
Verim ve Açık Devre Gerilimi
TEKNOLOJİNİN BİLİMSEL İLKELERİ
Termodinamiğin Birinci Yasası
Madde ve Maddenin Özellikleri
MADDENİN DEĞİŞİMİ VE TANINMASI
SİSMİK- ELEKTRİK YÖNTEMLER DERS-1
Bölüm 4 KAPALI SİSTEMLERİN ENERJİ ANALİZİ
Bölüm 2 AKIŞKANLARIN ÖZELLİKLERİ
BASINÇ.
Prof. Dr. F. Kemal SÖNMEZ KASIM 2005 agri.ankara.edu.tr/~sonmez
SIVILAR Sezen KURŞUN
ISI MADDELERİ ETKİLER LALE GÜNDOĞDU.
HAL DEĞİŞİMLERİ.
MADDE İLE ISI ARASINDAKİ İLİŞKİ
ISI VE SICAKLIK Maddeyi oluşturan atom yada moleküller sürekli hareket halindedir. Bu hareket katı maddede denge konumu etrafındaki titreşimler , sıvı.
BÖLÜM 13 GAZ KARIŞIMLARI.
Yarıiletkenler Fizikte Özel Konular Sunu 1.
SU HALDEN HALE GİRER.
Prof. Dr. M. Ali TOKGÖZ 5. HAFTA
MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ
Doç. Dr. Tahsin Engin Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü
Termodinamik. Termodinamiğin 0. ve 1. yasaları. Hess yasası.
BÖLÜM 6 NEWTON’UN YASALARI VE MOMENTUMUN KORUNUMU Doğrusal momentum:
Dünyanın Dönmesi Rüzgarlar kuzey yarımkürede sağa, güney yarım kürede sola saparlar. Rüzgarları saptıran bu kuvvete Koriyolis Kuvveti denir. 1/43.
Katılar, Sıvılar ve Moleküllerarası kuvvetler
ISI.
MADDE VE ISI.
Kapalı ve Açık Sistemler Arş. Gör. Mehmet Akif EZAN
MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ
Madde ve özellikleri.
BORU HİDROLİĞİ Kaynaklar:
Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Döküm Prensipleri.
Mühendislerin temel ilgi alanı
KAPALI SİSTEMLERİN ENERJİ ANALİZİ
TERMODİNAMİK KANUNLARI
Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Döküm Prensipleri.
Materials and Chemistry İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği İstanbul Üniversitesi Metalurji ve Malzeme Mühendisliği Alümiyum Şekillendirme.
Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ
MADDENİN AYIRT EDİCİ ÖZELLİKLERİ
Gazların hareketi kinetik modelle açıklanabilir. 1.Gazlar sürekli olarak gelişigüzel hareket halinde olan m kütleli moleküllerden oluşur. 2.Moleküllerin.
Prof. Dr. M. Tunç ÖZCAN Tarım Makinaları Bölümü
AKIŞKANLAR MEKANİĞİ 2. AKIŞKANLARIN ÖZELLİKLERİ
AKIŞKANLARIN STATİĞİ (HİDROSTATİK)
Newton’un hareket yasaları
Genel Fizik Ders Notları
MADDENİN HALLERİ MADDENİN KATI HALİ MADDENİN SIVI HALİ
5. Sınıf Fen Ve Teknoloji Dersi
Prof.Dr. Hasan Sabri Öztürk
KONULAR Maddenin Ayrıt Edici Özellikleri Suyun Serüveni.
Bölüm 5 KONTROL HACİMLERİ İÇİN KÜTLE VE ENERJİ ÇÖZÜMLEMESİ
HİDROLİK SUNUM 7 KAVİTASYON.
NİŞANTAŞI ÜNİVERSİTESİ
ENERJI DÖNÜŞÜMLERI. ENERJI NEDIR ?  Enerji kısaca iş yapabilme yeteneğidir. Tıpkı uzunluklar gibi skaler büyüklüktür. Toplamda 8 ana enerji çeşidi vardır.
MEKATRONİKTE PNÖMATİK VE HİDROLİK SİSTEMLER
3.Ünite KUVVET ve ENERJİ Kütle ve Ağırlık.
TARIMSAL YAPILAR VE SULAMA BÖLÜMÜ
Sunum transkripti:

Bölüm 2: Akışkanların özellikleri Doç. Dr. Tahsin Engin Sakarya Üniversitesi Makine Mühendisliği Bölümü

Giriş Bir sistemin herhangi bir karakteristiğine özellik denir. Bilinenler: basınç P, sıcaklıkT, hacimV ve kütle m. Az bilinenler: viskozite, ısıl iletkenlik, elastiklik modülü, ısıl genleşme katsayısı, buhar basıncı, yüzey gerilimi. Yoğun özellikler: Sistemin kütlesinden bağımsızdırlar. Örnekler: sıcaklık, basınç ve yoğunluk. Yaygın özellikler: Değerleri sistemin büyüklüğüne bağlı olan özelliklerdir. Örnekler: toplam kütle, toplam hacim ve toplam momentum Birim kütle başına verilen özellikler özgül özellikler olarak adlandırılır. Örneğin, özgül hacim v = V/m ve özgül toplam enerji e=E/m.

Sürekli ortam Gaz fazında atomlar arasındaki mesafe fazladır. Ancak, biz analizlerimizde bir maddenin atomik yapısını göz ardı ederiz ve onu boşluksuz homojen bir madde-sürekli ortam- olarak göz önüne alırız. Bu, bize maddenin özelliklerini ortam boyunca düzgün bir şekilde değişen büyüklükler olarak ele almamıza olanak tanır. Sürekli ortam kabulü çözümlenen sistemin büyüklüğünün moleküller arasındaki mesafeye oranla büyük olması durumunda geçerlidir.(Knudsen, Kn number)

Yoğunluk ve Özgül Ağırlık Yoğunluk birim hacim başına kütle, r = m/V şeklinde tanımlanır ve birimi kg/m3’tür. Özgül hacim: v = 1/r = V/m. Gazların yoğunluğu sıcaklık ve basınca bağlıdır. Özgül ağırlık ya da bağıl yoğunluk bir maddenin yoğunluğunun belirli sıcaklıktaki standart bir maddenin (genellikle 4°C’deki su), yoğunluğuna oranı şeklinde tanımlanır: rb=r/rH20 ve boyutsuzdur. Özgül hacim birim hacim başına yoğunluk olarak tanımlanır: gs = rg’dir. Burada, g yerçekimi ivmesidir.gs’nin birimi N/m3’tür.

İdeal gazların yoğunluğu Hal denklemi: Basınç, sıcaklık ve yoğunluk arasındaki ilişkiyi veren denklemdir. En basit ve en iyi bilinen hal denklemi ideal gaz denklemidir: P v = R T ya da P = r R T İdeal gaz denklemi çoğu gaz için geçerlidir. Ancak, su buharı ve soğutkan akışkan buharı gibi yoğun gazlar ideal gaz olarak ele alınmamalıdır. Bu gibi gazların özellikleri için tablolara göz atılabilir. Örneğin, Tablo A-3 - A-6.

Buhar basıncı ve kavitasyon Buhar basıncı Pv,bir maddenin belirli bir sıcaklıkta sıvısıyla faz dengesi halinde olan buharının yaptığı basınçtır şeklinde tanımlanır. P, Pv’nin altına düştüğünde sıvı yerel olarak buharlaşır ve buhar kabarcıkları oluşturur. Buhar kabarcıkları yerel basınç P, Pv’nin üzerine çıktığında göçer. Kabarcıkların göçmesi yıkıcı etkilere sahip basınç dalgalanmaları oluşturarak makina ve ekipmanlara zarar verir. Kavitasyon gürültülü bir olaydır ve yapısal titreşimlere yol açabilir.

Enerji ve özgül ısılar Toplam enerji E farklı formlardan oluşmaktadır: Isıl, mekanik, kinetik, potansiyel, elektrik, manyetik, kimyasal, ve nükleer. Enerji birimi joule (J)’dür. Mikroskobik enerji İç enerji u, durgun (akmayan) akışkanlar için tanımlanır ve moleküler aktivitenin bir sonucu olarak gösterilir. Entalpi h=u+Pv akan bir akışkan için tanımlanır ve akış enerjisi (Pv)’yi içerir. Makroskobik enerji Kinetik enerji ke=V2/2 Potansiyel enerji pe=gz Elektrik, manyetik, kimyasal ve nükleer enerjinin olmadığı durumlar için toplam enerji: eakan=h+V2/2+gz.

Sıkıştırılabilirlik katsayısı Bir akışkanın hacmi P ve T ile nasıl değişir? Akışkanlar T ↑ ya da P ↓ ile genleşirler. Akışkanlar T ↓ ya da P ↑ ile sıkışırlar. P ve T’deki değişimleri hacimdeki değişimle ilişkilendiren akışkan özelliklerine ihtiyaç vardır: Sıkıştırılabilirlik katsayısı Hacimsel genleşme katsayısı P ve T’nin ortak etkileri aşağıdaki gibi yazılabilir:

Viskozite Viskozite bir akışkanın harekete karşı gösterdiği iç direnci temsil eder. Akan bir akışkanın bir cisim üzerine akış yönünde uyguladığı kuvvete sürükleme kuvveti denir ve bu kuvvetin büyüklüğü bir oranda viskoziteye bağlıdır.

Viskozite Viskozite için bir bağıntı elde etmek üzere, aralarında ℓ mesafe bulunan iki çok geniş plaka arasındaki akışkan tabakasını göz önüne alınız. Gerilmenin tanımı: t = F/A. Kaymama koşulundan faydalanarak, u(0) = 0 and u(ℓ) = V, hız profili ve gradyeni ise u(y)= Vy/ℓ ve du/dy=V/ℓ Newton tipi akışkan için kayma gerilmesi: t = mdu/dy m dinamik viskozitedir ve birimi kg/m·s, Pa·s ya da poise’dır.

Viskozimetre Viskozite nasıl ölçülür? Dönen bir viskozimetre ile ölçülebilir: Aralarında ℓ mesafe bulunan iki eş merkezli silindir göz önüne alınız. İçteki silindir döndürülürken dıştaki sabit tutuluyor. Kayma gerilmesinin tanımından faydalanarak: ℓ/R << 1 olması durumunda silindirler iki düz plaka olarak düşünülebilir. Tork T = FR ve teğetsel hız V=wR Islak yüzey alanı A=2pRL. T ve w ölçülerek, m hesaplanır.

Yüzey gerilimi Sıvı damlaları içleri sıvıyla dolu küresel balonlar gibidir ve sıvının yüzeyi ise gerilme altında esnemiş zara benzer bir davranış sergiler. Buna neden olan çekme kuvveti: Moleküller arası çekim kuvvetinden kaynaklanır. Yüzey gerilimi, ss olarak adlandırılır. Yüzey molekülüne etkiyen çekim kuvveti simetrik değildir. İçteki moleküller tarafından uygulanan çekim kuvveti sıvıyı yüzey alanını minimuma indirmeye ve küresel bir şekil almaya zorlar.

Kılcallık etkisi Kılcallık etkisi küçük çaplı bir boruda sıvının yükselmesi veya alçalmasıdır. Borudaki eğri yüzey menisküs olarak adlandırılır. Suyun menüsküsü yukarı doğrudur çünkü su ıslatan bir akışkandır. Civanın menüsküsü aşağı doğrudur çünkü civa ıslatmayan bir akışkandır. Kılcal yükselme miktarını veren bağıntı şekildeki kuvvet dengesi elde edilebilir.

Sıvının yüzey ıslatması  açısına temas açısı denir  > 90 ise ıslatmayan (civa gibi),  < 90 ise ıslatan sıvı söz konusudur. Atmosferik havada, suyun cam ile yaptığı temas açısı hemen hemen sıfırdır,   0.

Kılcal bir borudaki yükselme Kılcal yükselmede yükselen akışkanın ağırlığı yüzey gerilimi kuvveti ile dengelenir. Böylece kılcal yükselme: