Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Pobieranie prezentacji. Proszę czekać

Wstęp do Fizyki Środowiska dr Konrad Bajer Wydział Fizyki Instytut Geofizyki Zakład Fizyki Atmosfery Semestr.

Podobne prezentacje


Prezentacja na temat: "Wstęp do Fizyki Środowiska dr Konrad Bajer Wydział Fizyki Instytut Geofizyki Zakład Fizyki Atmosfery Semestr."— Zapis prezentacji:

1 Wstęp do Fizyki Środowiska dr Konrad Bajer Wydział Fizyki Instytut Geofizyki Zakład Fizyki Atmosfery Semestr letni 2005/2006 Środa godz. 15:15-17:00 ul. Pasteura 7 sala 109 Egzamin pisemny

2 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 2 Podstawy mechaniki płynów Przepływy w ośrodkach porowatych Przepływy wód podziemnych Przepływy wody w glebie Mieszanie w przepływach turbulentnych Dyfuzja i dyspersja Konwekcja Transport makroskopowych drobin w płynących cieczach i gazach Elementy chemii atmosfery Mechanika górskich zboczy Fizyka koron drzew Plan wykładu

3 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 3 B. Cushman-Roisin, Environmetal Fluid Mechanics, Wiley, 2005.Environmetal Fluid Mechanics E. Boeker, R. van Grondelle, Fizyka.środowiska, PWN E. Boeker, R. van Grondelle, Environmental Science, Wiley D. J. Jacob, Introduction to Atmospheric Chemistry, Princeton Literatura

4 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 4 Pojęcie obszaru kontrolnego (control volume) Wyróżniamy pewien obszar, którego granice są albo fizyczne, albo wyobrażone i dla tego obszaru sporządzamy bilans tych wielkości, których transport nas interesuje i o których wiemy z fizyki, że podlegają prawom zachowania: - masa - pęd - energia - moment pędu (mniej przydatny) Oddzielny bilans tych wielkości dla poszczególnych składników, np.: - woda w rzece unosi piasek – oddzielny bilans masy i pędu dla wody i piasku - powietrze unosi aerozol – oddzielny bilans masy i pędu dla powietrza i drobin aerozolu Równania reakcji wiążą bilanse różnych składników - przemiany fazowe - reakcje chemiczne

5 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 5 Obszar kontrolny u wylotu komina

6 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 6 Obszar kontrolny w korycie rzeki

7 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 7 Obszar kontrolny w powietrzu nad miastem

8 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 8 Jezioro jako obszar kontrolny

9 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 9 Pojęcie strumienia Strumień dowolnej wielkości fizycznej, np. - masy - pędu - energii - drobin zawiesiny - rozpuszczonego chemikalium związany z jakimś procesem transportu, np. - unoszenie - przemiana fazowa jest zdefiniowany jako: unoszenie (przepływ) – po jednej stronie powierzchni przybywa tyle samo ile po drugiej stronie ubywa (masy, pędu, etc. – strumienie są ciągłe) przemiana fazowa (np. parowanie) po jednej stronie ubywa woda, po drugiej przybywa gaz (strumienie wody, pary energii są nieciągłe, masy jest ciągły)

10 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 10 Strumień adwekcyjny (adwekcja – unoszenie) Koncentracja = = = płyny gazy ciecze gęstość strumienia wpływającego W obszarze na tyle małym, że i są w przybliżeniu jednorodne

11 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 11 Bilans adwekcji Zakładając, że: ścianki są płaskie, czyli jest stałe na ściance oraz są stałe na ściance (w przybliżeniu spełnione, gdy ścianka jest dostatecznie mała w porównaniu ze skalą przestrzennej zmienności i ) Jeśli obszar kontrolny jest duży w porównaniu z przestrzenną skalą zmienności i, to jego brzeg trzeba podzielić na wiele małych ścianek

12 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 12 Równanie bilansu W granicy - objętość obszaru kontrolnego Zwykle używa się obszarów kontrolnych niezmiennych w czasie. Wtedy:

13 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 13 Równanie bilansu Wewnątrz obszaru kontrolnego mogą istnieć źródła dodatnie lub ujemne (odpływy) wielkości, której bilans obliczamy. Na przykład w rzece lub w morzu może być koniec rury odprowadzającej ścieki. Taki koniec rury traktujemy jak punktowe źródło: Ø masy ścieków Ø pędu (jeśli ścieki tłoczone są pod ciśnieniem) Gdy jest skończona liczba ścianek, na których i są jednorodne, a źródła (odpływy) są punktowe W ogólnym przypadku (dla obszaru niezmiennego w czasie)

14 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 14 Zachowanie masy Jeśli wielkością, której bilans rozważamy jest masa (całkowita), to: Źródła masy rozważamy tylko w wyjątkowych przypadkach Koniec rury ściekowej jest w zasadzie źródłem masy W bilansie masy jednak ścieki są zwykle mało istotne. Zasadniczo ważne są w bilansie zanieczyszczeń.

15 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 15 Strumień masy i strumień objętości Strumień masy wpływający przez powierzchnię zamkniętą Strumień objętości wpływający przez powierzchnię zamkniętą Jeżeli gęstość jest jednorodna (przynajmniej na powierzchni ), to W ogólnym przypadku jednak tak być nie musi

16 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 16 Nieściśliwość Jeżeli dla każdego obszaru kontrolnego, który nie zawiera źródeł (odpływów) strumień objętości jest równy zeru: to mówimy, że przepływ jest nieściśliwy Większość przepływów, z którymi mamy do czynienia w fizyce środowiska to są przepływy nieściśliwe

17 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 17 Bilans wodny jeziora Nassera Długość: 550 km Szerokość max:35 km Powierzchnia:5 250 km 2 Pojemność:157 km 3

18 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 18 Bilans wodny jeziora Nassera Średni roczny przepływ wody w Nilu: Powyżej Abu SimbelQ in = 87 km 3 Poniżej tamy AssuańskiejQ out = 74 km 3 Powierzchnia jeziora: A = km 2 Jeżeli założymy, że woda nie wsiąka w podłoże, to możemy obliczyć tempo parowania na jednostkę powierzchni jeziora: Równanie bilansu: - tempo parowania (evaporation rate) Strumienie in i out są nie są podawane jako iloczyny pola powierzchni i prędkości, bo prędkość jest bardzo niejednorodna na przekrojach poprzecznych rzek, a wartości Q in i Q out są obliczane ze skomplikowanych modeli hydrologicznych

19 Wstęp do Fizyki Środowiska - Podstawy mechaniki płynów W1 19 Pytania i zadania 1)W pionowej kapilarze wypełnionej wodą przesuwają się w górę pęcherzyki powietrza Narysuj wykres całkowitej masy zawartej w obszarze kontrolnym w funkcji czasu Narysuj strumień masy i strumień objętości przez górną powierzchnie obszaru kontrolnego w funkcji czasu woda powietrze Odtwórz film aby zobaczyć ruch pęcherzyków


Pobierz ppt "Wstęp do Fizyki Środowiska dr Konrad Bajer Wydział Fizyki Instytut Geofizyki Zakład Fizyki Atmosfery Semestr."

Podobne prezentacje


Reklamy Google