Bosimning kamayishiga ishqalanishning ta’siri

BOSIMNING KAMAYISHIGA ISHQALANISHNING TA’SIRI
Bosim bu- yuzaga perpendikular ta’sir qilayotgan kuchning shu yuzaga nisbatini ifodalovchi fizik kattalik. Bosimning rasman tan olingan birligi -Paskal. Unga ko’ra 1 m² ga 1N kuch ta’sir etsa, 1Pa bosim xosil bo’ladi: R=F/S ya’ni, 1Pa=1N/1M2. Lekin, amalda boshqa bosim birliklari ham keng qo’llaniladi. Masalan, texnikada texnik atmosfera bosimi, kilogram kuchning kvadrat metrga berayotgan bosimiga teng bosim qo’llaniladi. kgk/m2 birligi keng ishlatiladi, u balandligi 1 mm bo’lgan suv ustunining 1 m2 yuzaga bergan bosimiga teng. Shuning uchun, bu birlik 1mm suv ustuni yoki 1mm N2O ustuni deb yuritiladi. 1kgk/m2 = 1 mm H2O ust ≈ 10 Pa
Bosim — biror jismning boshqa jism sirtiga tik yo’nalishda ta’sir qiladigan kuchlar intensivligini ifodalovchi fizik kattalik. Pa yoki kgk/sm2 da o’lchanadi. Jism sirtiga tik ta’sir qiladigan kuchlar B. kuchlari deb ataladi (mas, bino poydevorining zaminga ta’siri, suyuklikning idish devoriga ta’siri va h.k.). Kuchlar sirt bo’ylab tekis taqsimlangan bo’lsa, u holda B. P=F/Sh bunda F — jism sirtiga ta’sir qiladigan kuch, S — jism sirti. B.ning bir necha turi mavjud. Gidromexanik B.— suyuklikning biror nuqtasidagi bosim. U gidrostatik (tinch holatdagi suyuklikka oid) va gidrodinamik (harakatdagi suyuqlikka oid) xillarga bo’linadi. Gidromexanik B.ning atmosfera bosimidan ortishi ortiqcha B., atmosfera bosimidan kichik B. vakuummetrik B. deb ataladi. Dinamik B,— harakatdagi suyuqlik zarrasining hajm birligidagi kinetik energiyasini ifodalovchi tushuncha. Bundan tashqari, havo bosimi, bug’ bosimi, parsial bosim (gazga oid), yonilg’i ichki yonuv dvigateli silindrida yonganda hosil bo’ladigan gaz bosimi va boshqa xil B.lar bo’ladi. Biror idish, qozon hamda boshqalar ichidagi va atrofdagi muhit B.lari birgalikda mutlaq B. deyiladi. Bunday B. ata bilan ifodalanadi. Fan va texnikada juda kichik (qarang Vakuum texnikasi) va juda yuqori B.lar bilan ish ko’riladi. Kichik B.lar asosan tor bilan (qarang Vakuum), atmosfera B.idan yuqori B.lar atmosfera (atm), millimetr simob ustuni (mm sim. ust.) yoki millimetr suv ustuni (mm suv ust.) bilan o’lchanadi. Meteorologiyada B. birligi bar yoki mm sim. ust. bilan ifodalanadi. MKS tizimida (qarang Birliklar tizimi) B. birligi sifatida N/m2 (kvadrat metrga nyuton), SGS tizimida — dina/sm2 (kvadrat santimetrga dina), MKGSS tizimida — kgk/m2 (kvadrat metrga kilogramm kuch) qabul qilingan. B. barometr, datchik va manometr bilan o’lchanadi.^[1]
Katta qiymatlardagi bosimni ifodalash uchun SI sistemasiga tegishli bo’lmagan Bar birligi ham keng ishlatiladi. 1 bar = 105 Pa = 1.02 kgk/sm2=10200 mm H2O ust. Texnikada eng keng tarqalgan bosim o’lchov birligi bu meAtmosfera bosimi – atmosferaning yer sirtidagi barcha narsalarga va yer sirtiga ko’rsatadigan gidrostatik bosimi; atmosfera holatini bildiruvchi asosiy belgi. Simobli barometr bilan o’lchanadi. Atmosfera bosimi Dina/sm2, mb yoki mm sim. ust., gPa bilan ifodalanadi. Dengiz sathidagi o‘rtacha atmosfera bosimi yoki normal bosim Ro q 760 mm sim. ustuniga yoki 1013,25 gPa ga teng. Balandlikka ko‘tarilgan sari atmosfera bosimi kamayadi. Pastki qatlamlarda tezroq, yuqori qatlamlarda esa sekinroq kamayadi, dengiz sathidan 6 km balandlikda atmosfera bosimi yer yuzidagi bosimning yarmini tashkil qiladi. Atmosfera bosimi balandlik bilangina emas, balki yer yuzining bir nuqtasidan ikkinchi bir nuqtasiga o’tganda, shuningdek vaqt o’tishi bilan ham o’zgaradi. Natijada yer yuzida bosimi pastlashgan siklonlar, bosimi yuqorilashgan antitsiklonlar va to‘lqinli bosim sohalarini kuzatamiz. Bu sohada havo temperaturasi, zichligi va oqimi o‘zgaradi, shuningdek atmosfera girdoblari hosil bo’ladi va boshqa Butun yer sharida 5 km balandlikdan boshlab ekvatordan qutb hududlari tomon atmosfera bosimi kamayib boradi. yoriy atmosfera bosimi xisoblanadi. U erkin tushish tezligi 9,806 m/s va simob zichligi 13.595 bo’lganda, balandligi 760 mm bo’lgan simob ustunini muvozanatlagan xavo bosimi, ya’ni me’yoriy atmosfera bosimi orqali ifodalanadi. Bunday simob ustuni xar bir kvadrat santimetrga o’z og’irligiga teng bo’lgan bosim bilan ta’sir ko’rsatadi. 1Ratm = 760 mm Hg ust. = 1,033 kgk/sm2 = 101325 Pa = 1.01 bar. Agar bosimni to’g’ridan to’g’ri milimetr simob ustuni tarzida ifodalasak, 1 mm Hg ust = 133,3 Pa = 13.59 mm H₂O ust . Bosim simob ustuni balandligi birligida ifodalansa, Atmosfera bosimini simob ustuni yordamida o’lchashni kashf etgan olim Evangelista Torricelli sharafiga birligini Torr deb yuritiladi.
Gidrodinamikaning asosiy masalalaridan biri real susyuqliklar uchun bosimning kamayishini aniqlashdir. Quvurlardan suyuqlik oqqanda bosimning kamayishi ishqalanish qarshiligi va mahalliy qarshilikka bog'liq bo'ladi. Quvurda suyuqlik barqaror harakatlanganda bosim kamayishi Darsi-Veysbax formulasidan topiladi:

;
bunda - o'zunlik bo'yicha yo'qotilgan bosim; - quvurning o'zunligi; - quvurning diametri; - suyuqlik oqimining o'rtacha tezligi; - quvur o'zunligida gidravlik so'qotish koeffisenti.

Ishqalanish qarshiligi real suyuqliklar ichki qarshiligiga bog'liq va quvurlarning butun o'zunligi bo'yicha ta'sir qiladi.
Quvur uzunligi bo'yicha bosim yo'qotilishi suyuqlikning laminar va turbolent harakatiga quvurning materialiga bog'liq bo'ladi. Laminar harakat vaqtida quvur devorlarining g'adir-budirligi bosim yo'qotilish kattaligiga ta'sir qilmaydi.
Suyuqlikning turbulent harakatida quvur devori yaqinida laminar oqim qavati hosil bo'ladi. Bu laminar harakat Reynolds soniga bog'liq va uning ortishi bilan kamayadi. Laminar qavati bilan utkinchi zona birgalikda chegara qavat deyiladi. Laminar qavat qalinligi millimetrlarda o'lchanadi va bilan belgilanadi hamda Reynolds soniga bog'liq bo'ladi.
G'adir-budirlikni harakterlash uchun quvur devorlaridagi dungliklarning o'rtacha balandligi qabul qilingan, u absolyut g'adir-budirlik deb ataladi va bilan belgilanadi. Agar ayusolyut g'adir-budirlik laminar chegara qavatining qalinligidan kichik bo'lsa, ya'ni bo'lsa bunday quvurlar gidravlik silliq quvurlar deyiladi. Agar laminar chegara qavat qalinligi dan katta bo'lsa ya'ni - bu quvurlarga g'adir-budir quvurlar deyiladi.
Reynolds soning kichikroq qiymatlarida gidravlik silliq quvurlarni ning ortishi bilan “g'adir-budir” quvur sifatida qaraladi. U holda absolyut g'adir-budirlik quvur devorining oqimi harakatiga ta'sirini tuliq ifodalay olmaydi. Bularni hisobga olish maqsadida uxshashlik qonunlarini qanoatlantiradigan va oqim gidravlikasiga g'adir-budirlikning ta'sirini tularoq ifodalaydigan nisbiy g'adir-budirlik tushunchasi kiritiladi va u quyidagicha aniqlanadi.

bunda - quvur diametri.

2.1-rasmda gidravlik yo'qotish koeffisenti “g'adir-budirlik” va Reynolds soni ga bog'liqligi tabiiy g'adir-budirlikli quvurlar uchun keltirilgan.
Bu grafikda bizning va xorijiy mamlakatlar olimlarining tajriba natijalari umumlashtirilgan, hamda va grafikdan kurinib turibdiki, va bog'lanishi sohasida uchta zona mavjud.

1. Birinchi zona laminar tartib zonasi – I chiziq (2.1-rasm).

   
   

2. Ikkinchi zona turbulent tartibiga to'g'ri keladi – II chiziq (2.1-rasm).

   
   

3. Uchinchi zona I va II to'g'ri chiziqlar oralig'ida joylashgan bo'lib utkinchi zona deyiladi.

   
   

Bu grafikka asosan turbulent tartib uchta qarshilik zonasiga bo'linadi.

1. Gidravlik silliq quvur zonasi - II chiziq. Bu zonaning yuqori chegarasi Reynoldsning birinchi darajali sonida topiladi:

;
Bu zonada:

а) - o'rtacha tezlikka () quvur uzunligi bo'yicha to'g'ri proporsional;
b) - uzunlik bo'yicha g'adir-budirlikka bog'liqmas, chunki .
с) - Reynolds soniga bog'liq va Blazius formulasidan topiladi:

2. Oldingi kvadrat qarshilik zonasi.

Grafikda (2.1-rasm) bu zona II va III chiziqlar oralig'ida joylashgan va quyidagi shart bo'yicha aniqlanadi.

Bu zonada

а) - uzunli bo'yicha oqimning o'rtacha tezligi 1,75...2 ko'rsatkichiga to'g'ri proporsional ().
b) - uzunli bo'yicha “g'adir-budirlikka” va Reynolds soniga bog'liq.
с) - ni hisoblash uchun ko'proq Altshul formulasi qullaniladi:

Kvadratik qarshilik sohasi

Grafikda bu zona III chiziqning ung tomonida joylashgan va shart bajariladi.
Bu zonada:
а)- uzunli bo'yicha - ga to'g'ri proporsional;
b) - Reynolds soniga bog'liq emas;
с)- faqat nisbiy g'adir-budirlikka bog'liq va Shifrinson formulasidan topiladi:


III. Tajriba qurilmasining tasviri (2.1-rasm)
Tajriba qurilmasi bak 1 dan va unga ulangan quvur 5 dan iborat. Quvurning to'g'ri joyining uzunligi sm. Shu to'g'ri joyning boshlanish va oxirgi qismiga p'ezometrlar ulangan. Bakda oqova nov qilingan va suv satxi bir tekisda ushlab turiladi. Quvurning oxirgi qismida darajalangan bak 4 o'rnatilgan. Suv sarfini quvurda rostlash uchun ikkita jo'mrak (2 va 3) o'rnatilgan.
Hajmni o‘zgarishi bosimning o‘zgarishiga olib keladi. Ya’ni hajm kamayganda bosim ortadi. Hajm necha marta kamaysa, bosim shuncha marta ortadi va shu sistema ichidagi barcha gaz moddalarni molyar konsentratsiyalari ham shuncha martaga ortadi. Hajm oshganda esa bosim kamayadi, bu gaz moddalar konsentratsiyasini kamayishiga olib keladi.
Bosim va hajm gaz modda konsentratsiyasini o‘zgartirishini hisobga olsak, bu omillar ta’sirini konsentratsiya o‘zgarishi sifatida qabul qilib, tezlikning konsentratsiyaga bog‘liq bo‘lgan formulasi yordamida reaksiya tezligi necha marta o‘zgarishini aniqlasa bo‘ladi.
Misol uchun quyidagi reaksiyani ko‘rib chiqaylik:
Reaksiya tezligiga haroratning ta’siri.
Reaksiya tezligining haroratga bog’liqligi Vant Goff qonuni yordamida tushuntiriladi. U quyidagicha ta’rifga ega:
Harorat har 10° ga (Kelvin K° yoki Selsiy C°) o‘zgartirilganda (oshirilganda yoki kamaytirilganda) reaksiya tezligi 2 – 4 marta o‘zgaradi (ortadi yoki kamayadi). Harorat ortsa reaksiya tezlashadi, harorat pasayganda reaksiya sekinlashadi. Haroratning har 10°C ( yoki 10°K ) o‘zgarishida tezlikni necha marta o‘zgarishini ko‘rsatuvchi songa reaksiyaning harorat koeffitsiyenti deyiladi. Agar temperatura 10°C ga ortganida tezlik 4 marta oshsa, ushbu reaksiya uchun harorat koeffitsiyenti “4” ga teng bo‘ladi.
Haroratning tezlikka bo‘lgan ta’sirini quyidagi formula bilan ifodalasa bo‘ladi.