Ch1 MÅÍ ÂÁƯU I-1 Âäúi tỉåüng v phỉång phạp nghiãn cỉïu män thy khê: I - Âäúi tỉåüng nghiãn cỉïu - Nhiãûm vủ män hc: Thy khê âäüng lỉûc l mäüt män kiìỵ thût cå såí chun nghiãn cỉïu : Cạc qui lût cán bàòng v cạc qui lût chuøn âäüng ca cháút lng Lỉûc tỉång tạc giỉỵa cháút lng v cạc váût thãø chuøn âäüng mäi trỉåìng cháút lng hồûc lỉûc tỉång tạc giỉỵa cháút lng v cạc màût bao quanh (vê dủ lỉûc ca cháút lng tạc dủng lãn thnh äúng) Män hc thy khê âäüng lỉûc âỉåüc hçnh thnh tỉì sỉû phạt triãøn ca cạc ngnh chãú tảo mạy, âäüng cå âäút trong, thy låüi âi hi phi biãút r cạc qui lût chi phäúi cháút lng åí trảng thại ténh cng chuøn âäüng âãø ạp dủng vo cạc váún âãư ké thût Vê dủ kho sạt dng dáưu âi vo bäi trån cạc chi tiãút mạy hồûc dng cháút lng chuøn âäüng kẹt lm mạt â âãø lm mạt âäüng cå Nhỉ váûy âäúi tỉåüng nghiãn cỉïu ca män hc thy khê l cháút lng bao gäưm cháút lng dảng nỉåïc nỉåïc, dáưu v cháút lng dảng khê , ngoi cng cn kho sạt cạc häùn håüp gäưm cháút lng v cháút cỉïng, cháút khê v cháút cỉïng hồûc kim loải nọng chy Trong nghiãn cỉïu ta cọ thãø láúy kãút qu â tçm âỉåüc kho sạt cháút lng dảng nỉåïc âãø dng cho cháút khê våïi âiãưu kiãûn gèa thiãút cháút khê áúy l khäng nẹn âỉåüc Cn nãúu kãø âãún nẹn âỉåüc ca cháút khê thç phi kho sạt riãng II - Phỉång phạp nghiãn cỉïu: Ta kãút håüp phỉång phạp : Phỉång phạp thỉûc nghiãûm: dỉûa vo quạ trçnh thỉûc nghiãûm âỉa phỉång phạp v cäng thỉïc toạn Phỉång phạp ny âỉåüc sỉí dủng nhiãưu cọ nhỉỵng váún âãư l thuút chỉa gii quút âỉåüc Phỉång phạp l thuút : Dỉûa vo cạc kiãún thỉïc vãư toạn hc, váût lê hc, nhiãût ké thût, cå hc l thuút âãø gii cạc bi toạn thy khê âäüng lỉûc Củ thãø l ạp dủng cạc ngun l sau: • Ngun l bo ton khäúi lỉåüng • Ngun l bo ton âäüng lỉåüng v moment âäüng lỉåüng • Ngun l bo ton nàng lỉåüng Khi kho sạt mäüt váún âãư thy khê âäüng lỉûc thỉåìng ta dng phỉång phạp sau: • Tạch bàòng tỉåíng tỉåüng mäüt khäúi cháút lng âãø xẹt gi l thãø têch kiãøm tra • Nghiãn cỉïu cạc lỉûc tạc dủng lãn thãø têch kiãøm tra • p dủng cạc ngun l cå bn ca cå hc v váût lê hc vo thãø têch kiãøm tra, coi âọ l khäúi thäúng nháút bao gäưm cạc pháưn tỉí cháút lng Sau âọ måí räüng kãút qu cho ton bäü khäúi cháút lng Thỉåìng ta sỉí dủng cạc phỉång phạp sau + Phỉång phạp têch phán + Phỉång phạp tỉång tỉû thy khê - âiãûn tỉì + Phỉång phạp phán têch thỉï ngun + Phỉång phạp thäúng kã thy lỉûc + Phỉång phạp âäưng dảng I -2 Cạc cháút cå bn ca cháút lng : 1) Cọ khäúi lỉåüng v trng lỉåüng: Xẹt khäúi cháút lng khäúi lỉåüng m chiãúm thãø têch V: + Khäúi lỉåüng riãng: ρ= m [Kg/m3] V + Trng lỉåüng riãng: G = g.m γ = ρg = G V [N/m3] + Tè trng: δ= Våïi γ chlong γ nuoc γnỉåïc 4oC=9,81.103N/m3 2) Cạc cháút chung: + Theo quan niãûm ca cå hc vé mä thç cháút lng âỉåüc cáúu tảo båíi vä säú cạc phán täú cháút lng phán bäú liãn tủc âọ cháút lng l mäi trỉåìng liãn tủc, âäưng cháút v âàóng hỉåïng Nhỉ váûy cạc âải lỉåüng âàûc trỉng cho cạc cháút cå l ca cháút lng ạp sút, váûn täúc, khäúi lỉåüng riãngphi âỉåüc biãøu diãùn bàòng cạc hm säú liãn tủc ca ta âäü khäng gian v thåìi gian v cọ thãø âảo hm âỉåüc v = v(x,y,z,t) p = p(x,y,z,t) ρ = ρ(x,y,z,t) + Cháút lng cọ têmh di âäüng cao âọ khäng cọ hçnh dảng riãng m phủ thüc vo váût chỉïa nọ, lỉûc ma sạt ténh cháút lng lải ráút bẹ nãn chäúng kẹo, chäúng càõt ráút kẹm háưu khäng chäúng âỉåüc + Vç cạc phán tỉí cháút lng ráút sạt nãn cháút lng dảng nỉåïc cọ chäúng nẹn låïn cn cháút lng dảng khê thç cọ thãø nẹn âỉåüc vç cạc phán tỉí cháút khê cọ lỉûc hụt bẹ nãn khäng sạt nhau, hçnh dảng ca l hçnh dảng ca bçnh chỉïa, cn cháút lng dảng nỉåïc thç tảo thnh khäúi cọ màût thoạng bçnh chỉïa Trong âiãưu kiãûn ạp sút v nhiãût âäü quạ trçnh kho sạt thay âäøi êt, tỉïc l khäng xy sỉû nẹn cháút khê thç cọ thãø ạp dủng qui lût ca cháút lng dảng nỉåïc cho cháút lng dảng khê 3) Tênh nẹn âỉåüc v dn nåí: + Tênh nẹn: l cháút thay âäøi thãø têch ạp sút thay âäøi cn nhiãût âäü giỉỵ ngun Âàûc trỉng ca nẹn l hãû säú nẹn β Gi Vo l thãø têch ban âáưu ca khäúi cháút lng, cho ạp sút biãún thiãn dp thç thãø têch biãún thiãn dV, hãû säú nẹn βp âỉåüc âënh nghéa: βp = −  dV    Vo  dp T=const Dáúu (-) vç dV v dp ln ngỉåüc dáúu βp l lỉåüng thay âäøi thãø têch tỉång âäúi ạp sút thay âäøi âån vë βp = − Âàût E=  dV    dp  Vo T=const dp =− βp dV : mä âun ân häưi ca cháút lng Vo Âäúi våïi nỉåïc, åí ạp sút khê tråìi thç E= 20000 kG/cm2, nghéa l biãún thiãn ạp sút l 1kG/cm thç dV = : ráút bẹ Vo 20000 Trong thỉûc tãú cọ thãø coi cháút lng dảng nỉåïc l khäng nẹn âỉåüc, tỉïc l ρ khäng thay âäøi theo ạp sút + Tênh dn nåí: L sỉû thay âäøi thãø têch cháút lng nhiãt âäü thay âäøi (cn ạp sút p = const), âàû trỉng bàòng hãû säú dn nåí: βT = −  dV    Vo  dT  p=const 4) Sỉïc màût ngoi v hiãûn tỉåüng mao dáùn: Màût thoạng cháút lng åí thnh thỉåìng cong âi v cọ dảng khum Hiãûn tỉåüng ny âỉåüc gii thêch sau: Phán täú cháút lng A åí màût thoạng gáưn thnh bçnh chëu tạc dủng ca lỉûc: + Fthnh l lỉûc ca thnh bçnh tạc dủng lãn A + Flng l lỉûc ca cạc pháưn tỉí cháút lng khạc tạc dủng lãn Gi F l håüp lỉûc ca Fthnh v Flng Vç cháút lng cán bàòng nãn màût thoạng phi thàóng gọc våïi lỉûc F, váûy màût thoạng phi cọ dảng khum Khi Fthnh cọ ỉu thãú hån Flng thç màût cong lm Khi Flng cọ ỉu thãú hån Fthnh thç màût cong läưi Kho sạt cạc pháưn tỉí cháút lng åí màût thoạng, åí bãư màût cháút lng tiãúp xụ våïi khäng khê khäng cọ lỉûc hụt phán tỉí nãn cạc pháưn tỉí cháút lng åí bãư màût chëu tạc dủng ca cạc lỉûc hụt ca cạc pháưn tỉí cháút lng bao quanh nọ, tảo nãn mäüt ỉïng sút bäø sung trãn bãư màût cháút lng gi l ỉïng sút màût ngoi Ngỉåìi ta kho sạt tháúy màût cong l lm thç ỉïng sút màût ngoi hỉåïng lãn trãn v ngỉåüc lải ∆p = 2σ : ỉïng sút màût ngoi r σ : hãû säú ỉïng sút màût ngoi r : bạn kênh cong bãư màût thoạng Do tạc dủng ca ỉïng sút màût ngoi m mäüt äúng nh âỉåüc nhụng vo bçnh cháút lng tiãúp xục våïi khäng khê, mỉûc cháút lng äúng s chãnh våïi mỉûc cháút lng ca bçnh nãúu äúng khạ bẹ Ta âỉåüc : 2σ 2σ = rρg rγ 2σ ∆p = = ρg∆h r ∆h = 5)Tênh nhåït: a) Âënh nghéa: Tênh nhåït l kh nàng cn tråí chuøn âäüng ca cháút lng, cn tråí chuøn âäüng tỉång âäúi giỉỵa cạc låïp cháút lng v lm tiãu hao mäüt pháưn nàng lỉåüng tiãưm tng cháút lng b) Thê nghiãûm Newton: Cho táúm phàóng I chuøn âäüng våïi váûn täúc v v táúm phàóng II âỉïng n Giỉỵa hai táúm phàóng l mäüt låïp cháút lng Dỉåïi tạc dủng ca lỉûc F thç I s  chuøn âäüng âãưu våïi váûn täúc v=const, v// våïi táúm phàóng II  Nhỉ váûy I chuøn âäüng våïi váûn täúc v s chëu lỉûc ma sạt cn tråí chuøn âäüng , âọ phi cọ lỉûc F triãût tiãu lỉûc ma sạt ny   Fms = − F Newton âỉa gi thiãút: Cháút lng giỉỵa hai táúm phàóng chuøn âäüng thnh nhỉỵng låïp vä cng mng våïi váûn täúc khạc Nhỉỵng pháưn tỉí cháút lng tiãúp xục våïi táúm phàóng I  s chuøn âäüng våïi váûn täúc v, nhỉỵng pháưn tỉí cháút lng tiãúp xục våïi táúm phàóng II s âỉïng n cng II Newton cho ràòng trỉåìng håüp ny váûn täúc thay âäøi theo qui lût tuún Giỉỵa cạc låïp cháút lng chuøn âäüng tỉång âäúi ny s sinh lỉûc ma sạt hay lỉûc nhåït Lỉûc ny cn tråí chuøn âäüng lm hai låïp cháút lng cạch âoản dy s cọ sai khạc váûn täúc dv Kho sạt lỉûc ma sạt ny (lỉûc nhåït) ta tháúy cọ nhỉỵng âàûc âiãøm sau: Phủ thüc vo cháút lng âang xẹt Phủ thüc vo sỉû chãnh lãûch váûn täúc giỉỵa cạc låïp cháút lng, ta gi l gradien váûn täúc Phủ thüc vo diãûn têch tiãúp xục giỉỵa hai táúm phàóng Newton âỉa cäng thỉïc lỉûc nhåït : Fnhot = µS dv dy (1) Gi τ l ỉïng sút tiãúp lỉûc nhåït gáy ra: τ= Fnhot dv =µ S dy (2) µ : âäü nhåït âäüng hc, phủ thüc loải cháút lng dv : gradien váûn täúc theo phỉång thàóng gọc dy c) Âäü nhåït âäüng lỉûc µ v âäü nhåït âäüng ν (hãû säú nhåït âäüng): Âäü nhåït âäüng lỉûc µ: (1) ⇒ µ= F dv S dy Nãúu láúy F bàòng âån vë, dv bàòng âån vë thç µ dy tỉång âỉång våïi lỉûc, âọ µ âỉåüc gi l âäü nhåït âäüng lỉûc, thỉåìng dng nhỉỵng biãøu thỉïc cọ liãn quan âãún lỉûc Thỉï ngun ca µ âỉåüc sau: [ µ] = F FT = L L L2 TL F = MLT −2 ⇒ [ µ] = MLT −2 T = ML−1T −1 L Váûy âån vë ca µ l: • Ns/m2 • Poazå (p): 1p = • Centipoazå dyn ⋅ s 10−5 Ns Ns = −4 = 10 m cm2 10 m = 10-2p = 10-3 Ns/m2 Âäü nhåït âäüng ν : Thỉåìng dng ν nhỉỵng biãøu thỉïc cọ liãn quan âãún chuøn âäüng, ν âỉåüc âënh nghéa sau: ν= µ ρ Thỉï ngun ca ν âỉåüc sau: ML−1T −1 [ ν] = = L2 T −1 ML−3 Váûy âån vë ca ν l: 3) ÄÚng phun nhiãût: Chè cọ nhiãût lỉåüng trao âäøi l thay âäøi: dQ ≠ cn cạc úu täú khạc giỉỵ ngun: dω = dG = dL = dLms=0 Phỉång trçnh äúng phun: ( ) dv g k -1 M −1 = − dQ (40) v a A Âäúi våïi äúng tàng täúc: dv>0 - Khi va thç M2-1>0 nãn dQ1 ®ã >1 nghÜa lµ p2>p1 p2 p1 3) Liªn hƯ gi÷a nhiƯt ®é tríc vµ sau mỈt TVN: Pt tr¹ng th¸i: p=ρgRT ⇒ T2 p ρ1 = T1 p1 ρ p1 ρ2 p2 = (15): ρ1 k − + ( k + 1) p1 p2 k + + ( k − 1) ( k − 1) + ( k + 1) p1 ⇒ ( k − 1) p2 + ( k + 1) T2 p2 p2 p1 = ⋅ = p p T1 k + + ( k − 1) p1 ( k + 1) + ( k − 1) p2 p1 Nh©n tư vµ mÉu cho p2 vµ chia cho k-1 p1 k + p2  p2  +   k − p T  p1  ⇒ 2= k + p2 T1 +1 k − p1 Do (22) p2 T2 >1 nªn >1 p1 T1 Sau mỈt TVN th¼ng vËn tèc gi¶m ®ã M, λ gi¶m; cßn ¸p st, khèi lỵng riªng vµ nhiƯt ®é t¨ng C¸c th«ng sè kh«ng thay ®ỉi qua mỈt TVN: nhiƯt ®é h·m, nhiƯt hµm i=Cp.T, vËn tèc cùc ®¹i, ao, a*