Mechanika płynów - przemiana izotermiczna sprawozdanie

PRZEMIANA IZOTREMICZNA

I. Wprowadzenie

Celem ćwiczenia jest doświadczalne sprawdzenie prawa Boyle’a-Mariotte’a tzn. zależności

II. Opis doświadczenia

W doświadczeniu izotermicznie zmienia się objętość gazu w lewym ramieniu U-rurki nad meniskiem rtęci, przez obniżanie ramienia prawego (kilka wybranych wartości, mierząc przy tym odpowiadające im wartości ciśnienia). Objętość gazu jest proporcjonalna do wysokości Li słupa gazu nad meniskiem rtęci (pole przekroju rurki jest stałe).


Badany gaz (powietrze) znajduje się w lewym ramieniu U-rurki. Ciśnienie początkowe gazu jest równe ciśnieniu otoczenia p1=pot (zawór Z otwarty). Zmianę objętości gazu w lewym ramieniu U-rurki realizuje się po zamknięciu zaworu Z, poprzez obniżanie prawego ramienia U-rurki. Wartość pi ciśnienie gazu w lewym ramieniu jest algebraiczną sumą ciśnienie barometrycznego pot i ciśnienia odpowiadającego słupowi rtęci ∆Hi w U-rurce (gęstość rtęci p=13,6 g/cm³, przyspieszenie ziemskie g=9,81 m/s²)

III. Schemat układu pomiarowego.



1 – pompa
2 – zawór bezpieczeństwa
3 – zawór dławiący
4 – zwężka kołowa
5 – manometr
6 – manometr
7 – przepływomierz

IV. Opracowanie wyników.

W obliczeniach korzystamy z następujących wzorów:

º
Wszystkie obliczenie wykonane były po wcześniejszych zamianach jednostek i wykorzystaniu następujących wielkości:

ρ = 900 kg/m3

d = 3 mm

ν = 260 • 10-6 m2/s

Po analizie wyników zamieszczonych w tabeli sporządziliśmy wykres zależności współczynnika oporów miejscowych w funkcji Re.


V. Wnioski.

Analizując otrzymane wyniki, a także charakterystyczny przebieg wykresu zależności oporów miejscowych w funkcji Re możemy zaobserwować, że Rekr wynosi w przybliżeniu 620. Jest to punkt, w którym następuje zapoczątkowanie zmiany przepływu laminarnego w burzliwy, a co za tym idzie początkiem zjawiska kawitacji. Obserwując przebieg ćwiczenia, zauważyliśmy w otworze zwężki pojawienie się kolejno pierścienia kawitacyjnego, a następnie welonu kawitacyjnego.