АБСОЛЮТНАЯ ТЕМПЕРАТУРА
Температура, отсчитываемая от абсолютного нуля по шкале Кельвина, называетсяабсолютной температурой.
За нуль Кельвинов (К) принята температура, при которой прекращается тепловое передвижение молекул, она составляет-273° по шкале Цельсия (°С). Если известна температура воздуха t по шкале Цельсия, то абсолютную температуру можно найти по формуле:
T=t+To,
где То=-273К;
t - температура воздуха по шкале Цельсия.
Зная температуру воздуха у земли по шкале Цельсия, можно найти температуру воздуха на различных высотах по формуле:
T=273K+t-6,5H,
где Т - температура на высоте Н, К;
t - температура воздуха у земли, °С;
Н - высота, км.
Задача Температура воздуха по шкале Цельсия равна -7°.Определить температуру воздуха на высоте 4 км. Решение: Т=273+(-7)-6,5-4=240 К. Температура воздуха на высоте 4 км равна 240 К.
ДАВЛЕНИЕ ВОЗДУХА
Давление - это сила, действующая на единицу площади перпендикулярно к ней. Всякое тело, находящееся в неподвижном воздухе, испытывает со стороны последнего давление, одинаковое со всех сторон (закон Паскаля). Атмосферное давление объясняется тем, что воздух подобно всем другим веществам обладает весом и притягивается землей.
Атмосферным давлением называется давление, вызываемое весом вышележащих слоев воздуха и ударами его хаотически движущихся молекул. За единицу давления принята техническая атмосфера (атм.)-давление, равное одному килограмму силы на один квадратный сантиметр (кгс/см2). Давление обозначается буквой Р, на уровне моря - Ро.
По международной системе СИ давление измеряется в Паскалях, т. е. ньютонах на квадратный метр (Н/м2).
Барометрическое давление - это давление, измеренное в миллиметрах ртутного столба (мм рт. ст.). Обозначается буквой В, на уровне моря - Во.
Стандартным барометрическим давлением называется давление на уровне моря в мм рт. ст. Оно в зависимости от температуры и влажности колеблется от 700 до 800 мм рт. ст. и в среднем равно 760 мм. рт. ст.
Давление по международной системе единиц СИ определяемся по формуле:
где Р - давление, кгс/см2;
р - сила, с которой давит 1 м3 воздуха;
S - площадь, см2.
Рис. 3 Манометр
Давление в 1 кгс/см2 равнозначно столбу ртути высотой 735,6 мм и называется технической атмосферой. Перевод давления из размерности мм рт. ст. в кгс/см2 производится по формуле:
где В - барометрическое давление.
В физике под барометрическим давлением 1 атм. подразумевается давление воздуха, равное 1,0332 кгс/см2 или стандартному барометрическому давлению 760 мм рт. ст.
При аэродинамических исследованиях часто приходится измерять разность давлений. Для этого используются ртутные приборы - манометры (Рис. 3). Для определения очень малых разностей давлений применяется чувствительный прибор - микроманометр, в котором используется жидкость более легкая, чем ртуть. Принцип работы следующий: один конец трубки (например, правый) подсоединяется к пространству с атмосферным давлением, второй - к поверхности измеряемого участка (там, где давление больше или меньше атмосферного) допустим, что меньше. Уровень ртути в левом колене повысится, так как на поверхность ртути давит меньшее давление. Разность уровней и покажет разность давления:
h=Po-P1.
ПЛОТНОСТЬ ВОЗДУХА
Плотность воздуха - это количество воздуха, содержащегося в 1 м3 объема.В физике существует понятие двух видов плотности - весовая (удельный вес) и массовая. В аэродинамике чаще всего пользуются массовой плотностью. Весовая плотность (удельный вес) воздуха - это вес воздуха в объеме 1 м3. Обозначается буквой g.
где g - удельный вес, кгс/м3;
G - вес воздуха, кгс;
v - объем воздуха, м3.
Вес воздуха G - величина непостоянная и изменяется в зависимости от географической широты и силы инерции, возникающей от вращения Земли вокруг своей оси. На полюсах вес воздуха на 5% больше, чем на экваторе.
Установлено, что 1 м3 воздуха при стандартных атмосферных условиях (барометрическое давление 760мм рт. ст., t=+15°С) весит 1,225 кгс, следовательно, весовая плотность (удельный вес) 1 м3 объема воздуха в этом случае равна g=1,225 кгс/м3.
Массовая плотность воздуха - это масса воздуха в объеме 1 м3. Обозначается греческой буквой р. Масса тела - величина постоянная. За единицу массы принята масса гири из иридистой платины, хранящейся в Международной палате мер и весов в Париже.
Согласно второму закону Ньютона определим, что масса воздуха равна его весу, деленному на ускорение силы тяжести.
где m -масса тела, кг с2/м.
Массовая плотность воздуха (в кг с2/м4) равна
Массовая плотность и весовая плотность (удельный вес) воздуха связаны зависимостью
Зная это соотношение, легко определить, что массовая плотность воздуха при стандартных атмосферных условиях равна:
Изменения массовой и весовой плотности воздуха до высоты 5 км показаны в табл. 1.
Таблица 1
Дата добавления: 2016-03-05; просмотров: 1267;