KỸ THUẬT THỰC PHẨM 1 CHƯƠNG 2 TĨNH LỰC HỌC LƯU CHẤT 1 TĨNH LỰC HỌC CHẤT LỎNG Nội dung nghiên cứu Các định luật cân bằng của chất lỏng và tác dụng của nó lên các vật thể rắn ở trạng thái đứng yên khi t[.]
CHƯƠNG TĨNH LỰC HỌC LƯU CHẤT TĨNH LỰC HỌC CHẤT LỎNG - Nội dung nghiên cứu: Các định luật cân chất lỏng tác dụng lên vật thể rắn trạng thái đứng yên tiếp xúc với - Đối tượng nghiên cứu: chất lỏng lí tưởng Chất lỏng lí tưởng chất lỏng hồn tồn: + Khơng chịu nén ép + Khơng có lực ma sát nội phân tử chất lỏng NHỮNG TÍNH CHẤT VẬT LÍ CỦA CHẤT LỎNG 1.1 Khối lượng riêng Là khối lượng đơn vị thể tích lưu chất m lim v 0 V , kg/m3 Trong đó: • : khối lượng riêng lưu chất, kg/m3 (hệ SI) • m: khối lượng lưu chất thể tích V 1.2.Thể tích riêng Là thể tích lưu chất đơn vị khối lượng v = 1/ , m3/kg 1.3 Trọng lượng riêng Là trọng lượng đơn vị thể tích lưu chất γ = P / V = mg / V = ρ.g , N/m3 P: trọng lượng lưu chất, N V: thể tích lưu chất, m3 g: gia tốc trọng trường, m/s2 m: khối lượng lưu chất, kg 1.4 Tỷ trọng Là tỷ số trọng lượng riêng chất lỏng so với trọng lượng riêng nước d = γcl / γn = ρcl.g /ρn.g = ρcl / ρn 1.5 Khối lượng riêng khí lý tưởng Là khối lượng đơn vị thể tích khối khí ρ = m / V = PM / RT , kg/m3 P: áp suất khối khơng khí, atm R: số khí lý tưởng, R = 0,082 l.atm/mol.độ V: thể tích khối khí, l 1.6 Các loại áp suất: Áp suất đại lượng vật lí biểu thị lực tác dụng lên đơn vị diện tích , N/m2 F: lực tác dụng, N S: diện tích bề mặt chịu lực, m2 - Áp suất khí quyển: áp lực khối khơng khí tác dụng lên bề mặt xét - Áp suất dư: áp suất so với áp suất khí có trị số áp suất tuyệt đối lớn áp suất khí - Áp suất chân khơng: áp suất so với áp suất khí có trị số áp suất tuyệt đối nhỏ áp suất khí - Áp suất tuyệt đối: áp lực toàn phần tác động lên bề mặt chịu lực Pdö Pkq = (theo áp suất dư) Pkq = (theo áp chân không) Pck Ptđ Pkq = (theo áp suất tuyệt đối) Pkq = (theo áp suất tuyệt đối) Ptđ Ptđ = Biểu diễn áp suất dư Ptđ = Biểu diễn áp suất chân không ĐƠN VỊ CỦA ÁP SUẤT 1at = 735,5mmHg 1atm = 760mmHg 1at = 1kg/cm2 1at = 9,81.104N/m2 1N/m2 = 1Pa 1Bar = 105Pa 1at = 10mH2O ĐỒNG HỒ ĐO ÁP SUẤT Áp kế Chân không kế 10 PHƯƠNG TRÌNH CƠ BẢN CỦA TĨNH LỰC HỌC CHẤT LỎNG Coi chất lỏng trạng thái yên tĩnh tương đối phần tử khối chất lỏng khơng có chuyển động tương 2.1 Áp suất thủy tĩnh: Khối chất lỏng trạng thái tĩnh chịu lực tác dụng: lực khối lượng lực bề mặt - Lực khối lượng: lực tác dụng lên phần tử thể tích khối chất lỏng tỷ lệ thuận với thể tích khối chất lỏng ( = const) - Lực bề mặt: lực tác dụng lên bề mặt khối chất lỏng 11 Áp suất thủy tĩnh: Xét bề mặt nguyên tố F chất lỏng chịu áp lực cột chất lỏng chứa P theo phương pháp tuyến ΔP Pt lim ΔF ΔF Áp suất thủy tĩnh lực pháp tuyến tác dụng lên đơn vị diện tích 12 Áp suất thủy tĩnh có đặc điểm: - Tác dụng theo phương pháp tuyến hướng vào chất lỏng - Tại điểm chất lỏng có giá trị theo phương - Tại điểm khác chất lỏng có giá trị khác (là hàm số theo tọa độ: P=f(x,y,z)) - Phụ thuộc vào khối lượng riêng gia tốc trọng trường 13 2.2 Phương trình tĩnh lực học chất lỏng Z + P / ρg = const Z: đặc trưng chiều cao hình học điểm xét so với mặt chuẩn, m P/g: đặc trưng chiều cao áp suất thủy tĩnh điểm xét (chiều cao pezomét) Chiều cao pezomet: chiều cao cột chất lỏng có khả tạo áp suất với áp suất điểm xét, m Ứng dụng: để xác định áp suất thủy tĩnh điểm khác khối chất lỏng rõ điểm nằm mặt phẳng nằm ngang có áp suất thủy tĩnh 14 • Xét điểm A bình kín chứa nước có áp suất bề mặt PB > Pa Ống kín đầu hút chân khơng nên: P0 = • Chiều cao cột nước ống gọi chiều cao pezomét ứng với áp suất tuyệt đối điểm A: PA = gha • Ống hở đầu có áp suất Pa nên áp suất dư điểm A: PAdư = PA – Pa = ghdư Vậy hiệu số chiều cao pezomét ứng với áp suất tuyệt đối áp suất dư chiều cao ứng với áp suất khí tức Pa/g 10 mH2O 15 PAg PBg ZA + PAg ZB + PBg A ZA B ZB Mặt chuẩn Z = Xét điểm A, B khối chất lỏng ta được: ZA + PA/g = ZB + PB/g Nhận xét: từ B đến A ZA tăng, ZB giảm PA/g giảm PB/g tăng nên tổng đại lượng không thay đổi 16 2.3 Ứng dụng phương trình tĩnh lực học chất lỏng a Máy ép thủy lực: Định luật Pascal: Độ biến thiên áp suất thủy tĩnh mặt giới hạn thể tích chất lỏng cho trước truyền nguyên vẹn đến điểm thể tích chất lỏng 17 - Chất lỏng chịu áp lực P1 bằng: P1 = G1 / f1 Áp lực P1 truyền sang bề mặt pittông áp suất P2 tạo lực G2 bằng: P2 = G2/f2 Mà: P1 = P2 => G2 = (f2 / f1) G1 18 b Sự cân chất lỏng bình thơng Ở bình A: P1 = P01 + gz1 Ở bình B: P2 = P02 + gz2 z1 – z2 = (P02 – P01) / g = ΔP / g • Trường hợp 2: áp suất bề mặt chất lỏng z1 = z2 mức chất lỏng bình nằm mặt phẳng nằm ngang • Trường hợp 3: bình kín có áp suất P01 > Pa cịn bình để hở có áp suất P02 = Pa độ chênh lệch chiều cao mức chất lỏng bình chiều cao pêzomét ứng với áp suất dư P1901 • Trường hợp 1: c Áp lực chất lỏng lên đáy bình thành bình P0 hA A • Áp suất thành bình thay đổi theo chiều sâu chất lỏng: PA = P0 + ghA • Lực tác dụng lên thành đáy bình khơng phụ thuộc vào hình dáng thể tích bình chứa mà phụ thuộc vào chiều cao mực chất lỏng: G = P.F = (P0 + gH)F F: diện tích thành đáy bình chịu tác dụng áp lực 20