MECHANIKA KVAPALN A PLYNOV Tuh ltky objemov a

MECHANIKA KVAPALÍN A PLYNOV

• Tuhé látky - objemová a tvarová stálosť, - vnútorné sily, ktoré držia pohromade stavebné častice makroskopického tuhého telesa sú pomerne veľké, - vplyvom vonkajších síl sa tuhé telesá deformujú (na pozorovateľnú zmenu ich objemu alebo tvaru sú potrebné veľké vonkajšie sily). • Kvapaliny a plyny (tekutiny) - molekuly nie sú viazané na nepremenné rovnovážne polohy (môžu sa navzájom voľne posúvať), - nemajú tvarovú stálosť. • Pohyb molekúl tekutiny môže byť štatisticky neusporiadaný (tepelný pohyb) alebo usporiadaný (prúdenie). Kvapaliny a plyny môžu tiecť.

• Kvapalina – má stály objem, ale mení tvar podľa nádoby, v ktorej sa nachádza. - kvapalná látka drží pohromade (prejavuje sa súdržnosť molekúl = kohézia). - molekuly sa pohybujú všetkými smermi, ale nemôžu sa hromadne „rozbehnúť“ na všetky strany. Len niektoré z molekúl, ktoré sú blízko povrchu kvapaliny a majú veľkú rýchlosť, môžu prekonať príťažlivosť ostatných molekúl a uniknúť do priestoru nad hladinou – vypariť sa. • mikroskopický pohľad - v kvapalinách (na rozdiel od plynov) určité usporiadanie častíc - v najbližšom okolí určitej zvolenej častice. Toto usporiadanie „na blízko“ je spôsobené medzimolekulovými silami. Odpudivý charakter medzimolekulových síl pri malých vzdialenostiach molekúl je príčinou malej stlačiteľnosti kvapalín.

• Dôkazom rôznosmerného pohybu molekúl kvapaliny: - Brownov pohyb – nepretržitý trhavý pohyb, ktorý vykonávajú drobné čiastočky pevného skupenstva, napr. peľové zrnká alebo sadze, vznášajúce sa v kvapaline, či mikroskopické kvapky vo vzduchu, účinkom nárazov molekúl kvapaliny (plynu). - trhavý pohyb je tým prudší, čím sú zrnká menšie a čím je teplota kvapaliny vyššia. Tento pohyb je spôsobený nárazmi molekúl kvapaliny, - difúzia - samovoľné premiešavanie sa dvoch kvapalín (alebo plynov) rôznej hustoty, spôsobené trvalým pohybom molekúl. Metódou rádioizotopov bola pozorovaná aj pri styku pevných látok, - osmóza - samovoľné prenikanie kvapalín (plynov) priepustnou vrstvou (pergamenový papier, bunková stena).

• Plyn – je rozpínavý a zaujme vždy objem nádoby, - predovšetkým pri nízkych tlakoch, sú vzdialenosti molekúl oveľa väčšie ako v kvapalinách a vplyv vzájomných interakcií molekúl je menej významný, - každá molekula plynu sa medzi zrážkami pohybuje prakticky voľne a nezávisle od ostatných molekúl. • Stlačiteľnosť plynov je omnoho väčšia ako stlačiteľnosť kvapalín. Výraznú zmenu objemu možno získať pôsobením malej sily. • Kvapaliny tvoria prechod medzi tuhými látkami a plynmi, ktoré sa podobne ako tuhé látky vyznačujú veľkou objemovou stálosťou, a podobne ako plyny veľkou tvarovou nestálosťou.

• Základné vlastnosti tekutín vyplývajú z ich správania sa, keď sú vystavené silovým účinkom. • Častice tekutiny sa vyznačujú väčšou, resp. u plynov veľkou pohyblivosťou oproti tuhým látkam - nie sú viazané na rovnovážne polohy. - Vplyvom sily pôsobiacej k ploche dotyčnicovo sa dajú častice do vzájomného pohybu, ktorý trvá dovtedy, kým nevymiznú dotyčnicové napätia, - neschopnosť odolávať dlhšiu dobu dotyčnicovému napätiu vysvetľuje, že tekutiny nemajú vlastný tvar a vždy sa prispôsobia tvaru nádoby, - kvapaliny vytvárajú (ak môžu) voľnú hladinu. • Mnohé tekutiny kladú odpor voči zmene tvaru - táto vlastnosť sa nazýva viskozita. Viskozita je teda miera toho, ako sa kvapalina bráni tečeniu.

HYDROSTATIKA TEKUTÍN • Hydrostatika rieši problémy keď je kvapalina v pokoji, t. j. také pohyby, pri ktorých sa ťažisko celku alebo vybraného množstva (kontínua) kvapaliny nepohybuje. Prijaté zákony platia pre ideálnu aj reálnu kvapalinu. • Ideálna kvapalina 1. dokonale tekutá, t. j. koeficient viskozity sa rovná nule, na vzájomný posun častíc netreba žiadnej sily, 2. dokonale nestlačiteľná, = konšt. , t. j. objem ideálnej kvapaliny sa nemení pôsobením tlaku.

2. Tlak kvapaliny v hĺbke h pod hladinou • Vychádzame zo ZRH (11). Najprv určíme potenciál tiažovej sily, ktorá pôsobí na vybrané množstvo kvapaliny hmotnosti m v hĺbke h (obr. 3). Obr. 3