Tĩnh lực học của chất lỏng | Bài giảng môn quá trình thiết bị | Đại học Bách khoa hà nội

Một chất lỏng là chất khi chảy chịu tác dụng của các lực kéo. Nếu các chất lỏng ở trạng thái tĩnh, tức là các lực tác dụng lên chúng đang trong trạng thái cân bằng. Tài liệu trắc nghiệm môn quá trình thiết bị giúp bạn tham khảo, ôn tập và đạt kết quả cao. Mời bạn đọc đón xem!

CH#3400
Quá$trình$và$thiết$bị$công$nghệ$hoá$học$I
CHƯƠNG$2:$NHỮNG$KIẾN$THỨC$CƠ$BẢN$VỀ$
THU Ỷ$LỰC $HỌC
!"#$%&'"($)&*%+,-$&."$/&01$
02$3$%+,4$5"$/6/+78349+3'$&
:;&5<$&=0>0:&?*&@A2&/BC&D&0/EC&F/G5
0HIJ$%&KL"&/BC&:MC/&N/O2&@P&$;"
Tĩnh%lực%học%của%chất%lỏng
Hydrostatics
Định%nghĩa%Chất%lỏng
M t cht lng là cht khi chy chu tác dng ca các lc kéo.
Nếu các cht lng trng thái tĩnh, tc là các lc tác dng lên
chúng đang trong trng thái cân bng
M t cht khí là mt cht lng mà có th d dàng nén ép.
M t cht lng git rt khó nén ép. M t khi lượng nht định
ca cht lng s chiếm ch mt th tích nht định.
M t b mt t do biên gii gia cht lng và cht khí bên
trên nó.
Tĩ nh l c h c ch t lng
Liquid
Fluid
Các cht lng và cht khí có kh năng chy
Cht lng và cht khí đều được gi là cht lng/fluid
Có nhiu qui lut mà cht lng tuân theo
Cn có mt s khái nim
Tĩ nh l c h c ch t lng
Khối%lượng%riêng
Khi lượng riêng ca mt cht lng được định nghĩa là
khi lượng ca mt đơn v th tích cht lng đó
Ký hiu
!
!
=
V
m
3
kgm
-3
Nếu khi lượng riêng ca cht lng không đổi, cht
lng đó được coi là không chu nén ép
Nếu khi lượng riêng ca cht lng có th thay đổi
(các cht khí), cht lng đó được coi là chu nén ép
(Mc dù các cht khí có th chu nén, dòng chuyn động ca nó có th được
coi là không chu nén ép, nếu không có thay đổi nhiu)
!
Nước
= 998 kgm
-3
!
KK
=1.2kgm
-3
kg
m
Tĩ nh l c h c ch t lng
Trọng&lượng&riêng
Trng lượng riêng ca mt cht lng là trng lượng
tính trên mt đơn v th tích cht lng đó
Ký hiu
!
m
3
Nm
-3
T trng là t s gia trng lượng riêng ca cht
lng vi trng lượng riêng ca nướ c 0độ C
N
g
V
G
!"
==
Tĩ nh l c h c ch t lng
Khi lượng riêng ca mt cht khí được tính theo
phương trình trng thái ca khí lý tưởng
RT
pM
V
m
k
==
!
p: Áp sut khí, N/m
2
T: Nhit độ tuyt đối ca khí, K
V: Th tích khí, m
3
R: Hng s khí lý tưởng
M: khi lượng phân t khí
Th tích riêng ca cht khí là th tích do mt đơn v khi lượng cht khí chiếm,
bng giá tr nghch đảo ca khi lượng riêng,
Ký hiu: υ
pM
RT
m
V
===
!
"
1
, m
3
/kg
Tĩ nh l c h c ch t lng
Áp#suất
Lực%tác%dụng%lên%một%đơn%vị%bề%mặt
Th nguyên:
- atmophe at, mmHg, N/m
2
, mH
2
O
hoc mm H
2
O
- atmophe vt lý atm, kilogram lc trên
centimet vuông kp/cm
2
1atm=760mmHg=10,33mH2O=1,028
10
4
N/m
2
1at=735,6mmHg=10mH
2
O=1kp/cm
2
=
9,81.10
4
N/m
2
F
P
p =
Tĩ nh l c h c ch t lng
!
"
#
$
%
&
'
'
=
('
F
P
p
F 0
lim
Áp#suất#trong#lòng#chất#lỏng
Áp lc là lc
vuông góc vi
b mt và
độ ln tăng
theo độ sâu
Tĩ nh l c h c ch t lng
Áp#suất#thủy#tĩnh
-Tác dng theo
phương pháp tuyế n,
hướng vào trong lòng
chát lng
- Là hàm đẳng hướng
- Là hàm t a độ
Tĩ nh l c h c ch t lng
Áp#suất#trong#lòng#chất#lỏng
Áp lc có độ
ln tăng theo
độ sâu
Tĩ nh l c h c ch t lng
Phương'trình'v i'phân 'câ n'bằ n g'củ a 'Ơ'le
dz
z
P
P
!
!
+
dy
y
P
P
!
!
+
Tĩ nh l c h c ch t lng
P
gdmP
P
P
dzdydxdV ..=
gdxdydzgdVgdm
!!
="="
Lực$khối$lư ợng
Tĩ nh l c h c ch t lng
0=
!
!
"" dV
z
P
gdV
#
Tổng$hình$
chiếu$các$lực
Trc$z
dV
z
P
dxdydz
z
P
dxdydz
z
P
PPdxdy
!
!
"=
!
!
"=
#
$
%
&
'
(
!
!
+"
Lực$áp$suất
0=
!
!
+
z
P
g
"
0=
!
!
+
z
P
g
"
0=
!
!
x
P
0=
!
!
y
P
(*)
Phương'trình'v i'phân 'câ n'bằ n g'củ a 'Ơ'le
Tĩ nh l c h c ch t lng
0=
!
!
+
z
P
g
"
0=
!
!
x
P
0=
!
!
y
P
Tĩ nh l c h c ch t lng
Phương'trình'C ơ'bả n'củ a 'thủy 'tĩnh'họ c
0
1
=+ dzdP
g
!
0=
!
!
"
#
$
$
%
&
'
'
+
'
'
+
'
'
+ dz
z
P
dy
y
P
dx
x
P
gdz
(
0=
!
!
"
#
$
$
%
&
+
g
P
zd
'
C
g
P
z =+
!
Phương'trình'C ơ'bả n'củ a 'thủy 'tĩnh'họ c
C
g
p
z =+
!
0
0
g
p
z
g
p
z
!!
0
0
+=+
được dùng để xác định áp sut thy tĩnh trong khi cht lng ti
nhng đim khác nhau
Trong mt khi cht lng đồng nht trng thái tĩnh thì mi đim cùng
nm trên mt mt phng nm ngang đều có cùng áp sut thy tĩnh
Z đặc trưng cho chiu cao hình hc ti đim ta xét so vi mt chun so
sánh, th nguyên là mét
p/ρg đặc trưng cho chiu cao áp sut thy tĩnh (chiu cao Pezomet) ti đim đó
có th nguyên cũng là m:
Tĩ nh l c h c ch t lng
ĐỊNH%LUẬT%PASCAL
,,,,,,,
,,0

,,
0,,
,,,,
Tĩ nh l c h c ch t lng
[ ]
m
s
m
m
kg
ms
kg
s
m
m
kg
m
N
g
P
=
!
!
!
"
#
$
$
$
%
&
=
!
!
!
"
#
$
$
$
%
&
=
!
"
#
$
%
&
23
2
23
2
..
'
Sự#cân#bằ ng #củ a#c hấ t#lỏng #trong #bình#th ôn g#
nhau
( )
FgHpPFG
!
+==
0
Tĩ nh l c h c ch t lng
Áp#lực#của#chất#lỏng#lên#đáy#và#thành#bình
Lc tác dng lên đáy và thành bình không ph thuc vào hình dáng và
th tích ca bình mà ch ph thuc vào độ sâu mc cht lng và din tích
tác dng
gHpp
!
+=
0
Áp lc chung ca cht lng đặt tâm áp sut (tính theo giá tr áp sut dư,
không ph thuc vào áp sut tuyt đối). Vi bình có thành ch nht thì
tâm áp sut đặt độ sâu các mt thoáng bng 2/3 chiu cao ca mc cht
lng.
1
1
1
A
F
p =
1
1
1
A
F
p =
212
ApF =
2
2
1
A
F
p =
2
2
1
1
A
F
A
F
=
1
12
2
A
FA
F =
Nguyên'lý'của'Máy'ép'thủy'lực
Tĩ nh l c h c ch t lng
Máy$ép$thủy$lực
y$ép$thy$lc
Tĩ nh l c h c ch t lng
| 1/26

Preview text:

CH#3400
Quá$trình$và$thiết$bị$công$nghệ$hoá$học$I
CHƯƠNG$2:$NHỮNG$KIẾN$THỨC$CƠ$BẢN$VỀ$
THUỶ$LỰC$HỌC
Giảng&viên:&Nguyễn&Minh&Tân
Tan.nguyenminh@hust.edu.vn&
Bộ&môn&QT>TB&CN&Hóa&học&&&Thực&phẩm
Trường&Đại&học&Bách&khoa&Hà&nội
Tĩnh%lực%học%của%chất%lỏng Hydrostatics
Tĩnh lực học chất lỏng
Định%nghĩa%Chất%lỏng d Fl Liqui uid
Một chất lỏng là chất khi chảy chịu tác dụng của các lực kéo.
Nếu các chất lỏng ở trạng thái tĩnh, tức là các lực tác dụng lên
chúng đang trong trạng thái cân bằng
Một chất khí là một chất lỏng mà có thể dễ dàng nén ép.
Một chất lỏng giọt rất khó nén ép. Một khối lượng nhất định
của chất lỏng sẽ chiếm chỗ một thể tích nhất định.
Một bề mặt tự do là biên giới giữa chất lỏng và chất khí bên trên nó.
Tĩnh lực học chất lỏng
Các chất lỏng và chất khí có khả năng chảy
Chất lỏng và chất khí đều được gọi là chất lỏng/fluid
Có nhiều qui luật mà chất lỏng tuân theo
Cần có một số khái niệm
Tĩnh lực học chất lỏng Khối%lượng%riêng
Khối lượng riêng của một chất lỏng được định nghĩa là
khối lượng của một đơn vị thể tích chất lỏng đó Ký hiệu ! kg ! ! = m Nước= 998 kgm-3 V m3 kgm-3 !KK =1.2kgm-3
Nếu khối lượng riêng của chất lỏng không đổi, chất
lỏng đó được coi là không chịu nén ép
Nếu khối lượng riêng của chất lỏng có thể thay đổi
(các chất khí), chất lỏng đó được coi là chịu nén ép
(Mặc dù các chất khí có thể chịu nén, dòng chuyển động của nó có thể được
coi là không chịu nén ép, nếu không có thay đổi nhiều)
Tĩnh lực học chất lỏng
Trọng&lượng&riêng
Trọng lượng riêng của một chất lỏng là trọng lượng
tính trên một đơn vị thể tích chất lỏng đó Ký hiệu ! N G " = = g ! V m3 Nm-3
Tỷ trọng là tỉ số giữa trọng lượng riêng của chất
lỏng với trọng lượng riêng của nước ở 0độ C
Tĩnh lực học chất lỏng
Khối lượng riêng của một chất khí được tính theo
phương trình trạng thái của khí lý tưởng p: Áp suất khí, N/m2
T: Nhiệt độ tuyệt đối của khí, K m pM V: Thể tích khí, m3 ! = = k
R: Hằng số khí lý tưởng V RT
M: khối lượng phân tử khí
Thể tích riêng của chất khí là thể tích do một đơn vị khối lượng chất khí chiếm,
bằng giá trị nghịch đảo của khối lượng riêng, Ký hiệu: υ 1 RT V " = = = m , m3/kg ! pM
Tĩnh lực học chất lỏng Áp#suất
• Lực%tác%dụng%lên%một%đơn%vị%bề%mặt Thứ nguyên:
P -atmophe at, mmHg, N/m2, mH2O hoặc mm H p = 2O
- atmophe vật lý atm, kilogram lực trên
F centimet vuông kp/cm2 1atm=760mmHg=10,33mH2O=1,028 & 'P # 104 N/m2 p = lim'F(0$ ! % 'F " 1at=735,6mmHg=10mH2O=1kp/cm2= 9,81.104 N/m2
Tĩnh lực học chất lỏng
Áp#suất#trong#lòng#chất#lỏng Áp lực là lực vuông góc với bề mặt và có độ lớn tăng theo độ sâu
Tĩnh lực học chất lỏng Áp#suất#thủy#tĩnh -Tác dụng theo phương pháp tuyến, hướng vào trong lòng chát lỏng - Là hàm đẳng hướng - Là hàm tọa độ
Tĩnh lực học chất lỏng
Áp#suất#trong#lòng#chất#lỏng Áp lực có độ lớn tăng theo độ sâu
Tĩnh lực học chất lỏng
Phương'trình'vi'phân'cân'bằng'của'Ơ'le P ! P + dz z ! P P ! P + dx P x ! P P ! P + dy P gdm y ! dV = dx dy . dz .
Tĩnh lực học chất lỏng Trục$z Lực$khối$lượng " gdm = " gdV ! = gdx ! dydz Lực$áp$suất ( P ! % P ! P !
Pdxdy " & P + dz #dxdy = " dxdydz = " dV ' z ! $ z ! z ! Tổng$hình$ ! " " P gdV # dV = 0 chiếu$các$lực !z ! + P g " = 0 !z
Tĩnh lực học chất lỏng
Phương'trình'vi'phân'cân'bằng'của'Ơ'le ! + P g " = 0 !z !P = 0 !(*)x !P = 0 !y
Tĩnh lực học chất lỏng
Phương'trình'Cơ'bản'của'thủy'tĩnh'học ! + P g " = 0 !z & 'P 'P 'P # !P gdz ( + dx + dy + dz = 0 $$ !! = 0 % 'x 'y 'z " !x 1 dP + dz = 0 !P g ! = 0 !y & P # P d z + = 0 $$ !! z + = C % g ' " g !
Tĩnh lực học chất lỏng
Phương'trình'Cơ'bản'của'thủy'tĩnh'học p p p z + 0 = C z + = z 0 + 0 g ! g ! 0 g !
Nó được dùng để xác định áp suất thủy tĩnh trong khối chất lỏng tại những điểm khác nhau
Trong một khối chất lỏng đồng nhất ở trạng thái tĩnh thì mọi điểm cùng
nằm trên một mặt phẳng nằm ngang đều có cùng áp suất thủy tĩnh
Z đặc trưng cho chiều cao hình học tại điểm ta xét so với mặt chuẩn so sánh, thứ nguyên là mét
p/ρg đặc trưng cho chiều cao áp suất thủy tĩnh (chiều cao Pezomet) tại điểm đó có thứ nguyên cũng là m:
Tĩnh lực học chất lỏng & N # & kg # & P # $ m2 ! $ s2m ! = = = $ ! [m] % g $ ' kg " m ! $kg m ! $% . . m3 s2 ! $ " % m3 s2 !" ĐỊNH%LUẬT%PASCAL , , , , , , , , , 0 , , 0 , , , , , ,
Tĩnh lực học chất lỏng
Sự#cân#bằng#của#chất#lỏng#trong#bình#thông# nhau
Áp#lực#của#chất#lỏng#lên#đáy#và#thành#bình
p = p + gH ! 0
Lực tác dụng lên đáy và thành bình không phụ thuộc vào hình dáng và
thể tích của bình mà chỉ phụ thuộc vào độ sâu mực chất lỏng và diện tích tác dụng
G = PF = (p + gH ! 0 )F
Áp lực chung của chất lỏng đặt ở tâm áp suất (tính theo giá trị áp suất dư,
không phụ thuộc vào áp suất tuyệt đối). Với bình có thành chữ nhật thì
tâm áp suất đặt ở độ sâu các mặt thoáng bằng 2/3 chiều cao của mực chất lỏng.
Tĩnh lực học chất lỏng
Nguyên'lý'của'Máy'ép'thủy'lực F1 p = 1 A1 F = p A 2 1 2 A F 2 1 F = 2 A F 1 2 p = 1 A2 F1 p = 1 A1 F F 1 2 = A A 1 2
Tĩnh lực học chất lỏng Máy$ép$thủy$lực Máy$ép$thủy$lực