Matematické Fórum

Nevíte-li si rady s jakýmkoliv matematickým problémem, toto místo je pro vás jako dělané.

Nástěnka
22. 8. 2021 (L) Přecházíme zpět na doménu forum.matweb.cz!
04.11.2016 (Jel.) Čtete, prosím, před vložení dotazu, děkuji!
23.10.2013 (Jel.) Zkuste před zadáním dotazu použít některý z online-nástrojů, konzultovat použití můžete v sekci CAS.

Nejste přihlášen(a). Přihlásit

#1 07. 05. 2019 06:31

Targetik
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: TUL
Pozice: student
Reputace:   
 

Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

Dobrý den,
Rád bych se zeptal, na jednu úlohu kterou řeším.

Pokud budu mít nádrž o objemu 200l plnou vody (idealni kapaliny) a natlakuju ji pomocí vzduchu na 10 Baru a uzavřu. A z této nádrže mi kvůli netěsnosti vyteče 1dl vody. Kolik mi to udělá změnu tlaku v této nádrži?

Můžu to počítat přes stavovou rovnici p1*v1=p2*v2. Nebo nějak Jinak? Přes stlačitelnost kapaliny? Nějak sem se do toho zamotal a potřeboval bych poradit...

Děkuji předem za všechny odpovědi

Offline

 

#2 07. 05. 2019 08:16

zdenek1
Administrátor
Místo: Poděbrady
Příspěvky: 12436
Reputace:   897 
Web
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

↑ Targetik:
Nějak si vůbec nedokážu představit, jak to myslíš. Pokud je nádrž plná vody a uzavřená, tak tam už pro vzduch není místo.


Pořádek je pro blbce, inteligent zvládá chaos!

Offline

 

#3 07. 05. 2019 08:21

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5073
Reputace:   126 
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

Jo jo, přesně jak píše zdenek1.

Pokud uvažujeme ideální kapalinu - tak ta je dokonale nestlačitelná. Takže případný tlak, co tam vznikne, musí být vytvářen něčím jiným (stlačením stěn nádoby atd). Pokud by odteklo 1dl té kapaliny, zbude tam po něm jen vakuum.

V případě vody to není o moc jiné, 200l vody se při 10 barech určitě nestlačí o 1dl. Takže to dopadne skoro stejně - jen tam místo vakua dojde k odpaření nějaké té vody - o tlaku odpovídající tlaku syté páry.

Pořád nějak nechápu, jakou roli v tom hraje ten vzuch, co zmiňuješ.

Offline

 

#4 07. 05. 2019 09:30

Targetik
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: TUL
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

Dobrý den,
Přikládám obrázek a zkusim to trochu popsat:
Budu mít dvě technologické nádrže a vzorek((sample), například nádrž 200l) který chci natlakovat. Z první velké nádrže (300l) pomocí tlakového vzduchu budu tlačit na hladinu a začně se mi plnit vzorek . Až bude vzorek perfektně odvzdušněn, začne kapalina téct do druhé nádrže, až do hladiny H2. V tu chvíli teoreticky vím že vzorek je naplněn a uzavřu ventil před vzorkem. Když je vzorek naplněn. Můžu začít pomocí vzduchu vyvíjet tlak na vzorek v druhé nádrži za vzorkem např. 10Bar. Až dosáhnu požadovaný tlak. Uzavřu ventil za vzorkem a měřím tlak. Pokud však budu mít v nádrži netěsnost a někde mi vyteče např. 1dl vody. Dojde určitě k poklesu tlaku. A tento pokles potřebuji zjistit.

Řešim tedy změnu tlaku při změně objemu.

Děkuji za odpovědi.

Omlouvám se, za zobrazení obrázku, nahrávání mi to pořád otáčí :D tak si budete muset otočit s obrazovkama :D

//forum.matweb.cz/upload3/img/2019-05/14075_59754765_722339884848065_7852487186858377216_n.jpg

Offline

 

#5 07. 05. 2019 21:22

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5073
Reputace:   126 
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

Tak teď už to chápu. To se takto ovšem nedá dělat. Kapaliny jsou obecně velmi málo stlačitelné.

Voda má podle wiki stlačitelnost $4.6*10^{-10} Pa^{-1}$

takže změna tlaku z 1bar na 11bar, tedy 10bar, což je 1MPa, vyvolá relativní změnu objemu v řádu 4.6*10-4.

Což znamená, že kubík vody se stlačí o 4.6dl. Takže v tvém případě (zásobní v řádu stovek litrů) by únik 1dl nejspíš způsobil kompletní ztrátu tlaku.

Já jsem teda ještě nikdy stlačitelnost reálně nepočítal, mě to přijde ještě docela hodně, čekal bych ještě méně. Další věc je, že pokud někam uzavřeš stlačenou kapalinu - její tlak bude také docela slušně záviset na teplotě. Objemová roztažnost vody je (zase dle wiki $207*10^{-6} K^{-1} = 2*10^{-4} K^{-1}$, takže ochlazení o 2°C způsobí také kompletní ztrátu tlaku. Naopak nárust o 2°C jeho zdvojnásobení.

Co já vím, tak se to řeší tak, že se tam dá nějaký deformační člen. Pokud si nemůžeš dovolit tam mít vzduchovou kapsu, můžeš použít třeba expanzní nádobu. Běžně se používá třeba u teplovodního vytápění, kde právě udržuje pořád (téměr) konstantní tlak bez ohledu na teplotní roztahování vody.

Pokud do expanzní nádoby přivedeš (z té strany membrány, kde je vzduch) konstantní tlak, bude to přesně to, co ptřebuješ. Jen ji musíš (tu expanzní nádobu) mít dostatečně velkou, dle objemu té kapaliny v zásobníku.

Nebo můžeš použít nějaké řešení pomocí válce s pístem.

Offline

 

#6 08. 05. 2019 08:09

Targetik
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: TUL
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

↑ MichalAld:

Dobrý den,

Děkuju za odpověd. Ano tlak by zavysel hodně na teplotě, ale zkouška bude trvat jen třeba 20sec. Kdy se změna teploty projeví na tlaku jen minimálně. Případně by se tam mohla udělat kompenzace na teplotu a tlak a tím by se toto vyřešilo.

Ohledně úplné ztráty tlaku to tak neni. Ze zkušenosti z praxe vim, že tlak poklesne jen o určitou hodnotu.


Asi si uplně nerozumíme, já nepotřebuji doplňovat kapalinu nebo dorovnávat ztrátu pomocí válce s pístem.
Já potřebuju spočítat o kolik se mi sníží tlak když dojde k úniku např. 1dl nebo menší, abych mohl zjistit jestli tuto tlakovou ztrátu jsem vůbec schopen změřit měřidlem. A potřebuju vědět hodnotu, ne jenom říct že asi ano.

Offline

 

#7 08. 05. 2019 13:51 — Editoval MichalAld (08. 05. 2019 13:59)

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5073
Reputace:   126 
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

Předpokládal jsem, že z odkázaných zdrojů si to dokážeš spočítat sám, pokud je to takový problém, tak

$\Delta V = - \beta V \Delta p$

případně naopak

$\Delta p = -\frac{\Delta V}{\beta V}$


Jen nezapomeň, že každý měřič tlaku má v sobě nějaký deformační člen, který bude únik kapaliny trochu kompenzovat, jen je otázka jak moc. To samé budou dělat stěny té nádoby, zejména pokud je navržená jen na tlak, jakým ji hodláš plnit.

Jinými slovy, všechny ty deformační členy (tlakoměr i nádoba sama) se budou v důsledku tvářit, jako by byla voda stlačitená více, než skutečně je.

Offline

 

#8 08. 05. 2019 14:53

Targetik
Zelenáč
Příspěvky: 5
Škola: TUL
Pozice: student
Reputace:   
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

↑ MichalAld:

Takto už jsem to bohužel počítal, ale přijde mi to jako nesmysl... když mi vyteče z 200l nádrže 1dl vody, tak to je skoro nic. Takže tlak by se měl snížit jen malinko... určitě ne o 1Bar . Nebo tam mam někde chybu...

//forum.matweb.cz/upload3/img/2019-05/19960_59619602_1934385143333323_238003426569486336_n.jpg

Offline

 

#9 08. 05. 2019 15:07 — Editoval MichalAld (08. 05. 2019 15:08)

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5073
Reputace:   126 
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

Podle mě to tak je. Až na to, že 1 000 000 Pa není 1 bar, ale 10 barů.  Nezapomeň, že kapalina není plyn, kapaliny jsou jen MALINKO stlačitelné. Mě to zase přijde ještě docela hodně. Intuitivně bych hádal ještě méně.

Offline

 

#10 08. 05. 2019 15:13

MichalAld
Moderátor
Příspěvky: 5073
Reputace:   126 
 

Re: Mechanika tekutin - Vypočet změny tlaku při změně objemu

Pokud by šlo o "ideální kapalinu" (tj. nestlačitelnou), jak v úvodu zmiňuješ, stačil by únik jediné kapky na to, aby tlak klesl až na nulu...

Offline

 

Zápatí

Powered by PunBB
© Copyright 2002–2005 Rickard Andersson