(Microsoft PowerPoint - IDRAULICA AGRARIA
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Corso di Idraulica Agraria ed Impianti Irrigui Docente: Ing. Demetrio Antonio Zema Lezione n. 2: Proprietà Proprietà dei fluidi Anno Accademico 20112011-2012 1 Definizione di fluido Solido Liquido Aeriforme Volume proprio Forma propria Si Si Si No No No Superficie libera Resistenza alla variazione di volume Si Si No Si Si No 2 Definizione di fluido Liquidi ed aeriformi costituiscono le due classi in cui si possono distinguere i fluidi Un fluido è pertanto un corpo materiale che, a causa della mobilità mobilità delle particelle che lo compongono, può subire variazioni di forma rilevanti sotto forze di piccola entità entità, che tendono a divenire trascurabili quando la velocità velocità con cui avviene la deformazione tende ad annullarsi (Citrini, 1999) 3 Densità e peso specifico La densità densità di un fluido è il rapporto tra la massa M del fluido e il volume V occupato dalla stessa: ρ= M V Nel S.I. le sue dimensioni sono M L-3; la sua unità unità di 3 misura è il kg/m (la densità densità dell’ dell’acqua a 4° 4°C è di 1000 kg/m3) Nel S.T. le sue dimensioni risultano F L-4 T2; la sua unità unità 2 4 di misura il kg s /m (la densità densità dell’ dell’acqua a 4° 4°C risulta 2 4 102 kg s /m ) 4 Densità e peso specifico Il peso specifico di un fluido è il rapporto tra il peso P del fluido ed il volume V occupato dallo stesso: γ= P V Confrontando la precedente con la definizione di densità densità, si ricava: γ P = =g ρ M Nel S.I. il peso specifico dell’ dell’acqua a 4° 4°C risulta 9806 3 3 N/m ; nel S.T. risulta 1000 kg/m 5 Comprimibilità La comprimibilità comprimibilità è la proprietà proprietà di un fluido di modificare il proprio volume (e quindi la propria densità densità) al variare della pressione alla quale esso è assoggettato A tal fine si definisce un modulo di comprimibilità comprimibilità ε= dp dρ ρ Esso indica la variazione di pressione necessaria per ottenere una variazione relativa di densità densità pari a 1 Per i liquidi, liquidi, dato l’ l’elevato valore di ε, risulta in pratica dρ = 0, quindi si può considerare ρ = costante (fluido 6 incomprimibile) Tensione superficiale La superficie di separazione fra due fluidi non miscibili si comporta, a causa delle forze di attrazione molecolare, molecolare, come una membrana elastica in stato uniforme di tensione Tale proprietà proprietà è definita tensione superficiale 7 Tensione superficiale La figura evidenzia le differenti intensità intensità delle forze di attrazione molecolare all’ all’interfaccia fra due fluidi immiscibili (es. ariaaria-acqua) 8 Tensione superficiale F F l Se immaginiamo di tagliare una superficie circolare lungo un diametro (l), per mantenere in contatto le due labbra del taglio occorre esercitare su ciascuno di essi una forza F: F: la tensione superficiale è misurata dal rapporto s (forza per unità unità di lunghezza): lunghezza): s= F l 9 Contatto liquido-gas-solido Quando un liquido viene a contatto con una superficie solida in presenza di un gas, per effetto delle forze di attrazione molecolare la superficie di separazione liquidoliquido-gas forma con la superficie solida un angolo di contatto β variabile fra 0° 0° e 180° 180° in funzione della natura del liquido, del gas e della superficie solida 10 Contatto liquido-gas-solido L’interazione solidosolido-fluidi non miscibili si schematizzare attraverso l’ l’angolo di contatto β: può 0° < β < 90° 90° fluido bagnante 90° 90° < β < 180° 180° fluido non bagnante menisco menisco La parete “attira” attira” il liquido Il liquido bagna la parete Le molecole interne “attirano” attirano” il liquido Il liquido non bagna la parete 11 Contatto liquido-gas-solido Questo comportamento capillarità capillarità spiega il fenomeno della L’innalzamento (o la depressione) h dovuto alla capillarità capillarità è inversamente proporzionale al diametro d del tubicino h d = cost 12 Contatto liquido-gas-solido 13 Viscosità Per un fluido in movimento si definisce viscosità viscosità la tensione tangenziale che un fluido oppone allo scorrimento fra due strati piani paralleli quando la velocità velocità angolare di deformazione è unitaria L’evidenza sperimentale mostra che la forza F, rapportata all’ all’unità unità di superficie bagnata (A), (A), è direttamente proporzionale alla velocità V e velocità 14 inversamente proporzionale allo spessore di fluido ∆x Viscosità Al limite per ∆x→0, F/A risulta proporzionale alla derivata della velocità velocità nella direzione perpendicolare al moto n Il coefficiente di proporzionalità proporzionalità µ è detto viscosità viscosità 2 dinamica del fluido [N s m ] Legge di Newton 15 Viscosità Nella meccanica dei fluidi risulta conveniente introdurre un’ un’altra grandezza cinematica direttamente legata alla viscosità viscosità: essa è la viscosità viscosità cinematica, cinematica, pari al rapporto fra la viscosità viscosità dinamica µ e la densità densità del fluido ρ ν= µ ρ [m2 s-1] = [N s m-2]/[N m-1 s2 m-3] ν µ ρ 16 ERROR: syntaxerror OFFENDING COMMAND: --nostringval-STACK: (IDRAULICA AGRARIA - LEZIONE 2 (Propriet dei fluidi)_2011-12 ) /Title () /Subject (D:20111010095542) /ModDate () /Keywords (PDFCreator Version 0.8.0) /Creator (D:20111010095542) /CreationDate (Proprietario) /Author -mark-
