• Share
  • Email
  • Embed
  • Like
  • Save
  • Private Content
ความตึงผิว ความหนืด พลศาสตร์ของของ.Ppt ทิพวรรณ กุสุมา
 

ความตึงผิว ความหนืด พลศาสตร์ของของ.Ppt ทิพวรรณ กุสุมา

on

  • 8,029 views

 

Statistics

Views

Total Views
8,029
Views on SlideShare
8,029
Embed Views
0

Actions

Likes
0
Downloads
13
Comments
0

0 Embeds 0

No embeds

Accessibility

Upload Details

Uploaded via as Microsoft PowerPoint

Usage Rights

© All Rights Reserved

Report content

Flagged as inappropriate Flag as inappropriate
Flag as inappropriate

Select your reason for flagging this presentation as inappropriate.

Cancel
  • Full Name Full Name Comment goes here.
    Are you sure you want to
    Your message goes here
    Processing…
Post Comment
Edit your comment

    ความตึงผิว ความหนืด พลศาสตร์ของของ.Ppt ทิพวรรณ กุสุมา ความตึงผิว ความหนืด พลศาสตร์ของของ.Ppt ทิพวรรณ กุสุมา Presentation Transcript

    • ความตึงผิว ความหนืด พลศาสตร์ของของไหล จัดทำโดย นางสาวกุสุมา โพธิ์ไทรย์ ม .5/1 เลขที่ 9 นางสาวทิพวรรณ ดีดวงพันธ์ ม .5/1 เลขที่ 14
    • ความตึงผิว
      • แรงดึงผิว (Surface tension force) คือ แรงที่พยายามยึดผิวของของเหลวไว้ แรงดึงผิวจะมีทิศขนานผิวของเหลวและตั้งฉากกับเส้นขอบของวัตถุที่สัมผัสของเหลวดังรูป
      • ถ้าเรานำลวดเล็กๆ มาขดเป็นวงกลมแล้วนำด้ายซึ่งทำเป็นวงกลมดังรูป มาผูกไว้   เมื่อจุ่มลงในน้ำสบู่แล้วยกขึ้นมาจะมีลักษณะดังรูปที่ 1 คือผิวของสบู่จะถูกแบ่งออกเป็น 3 ส่วน   ล้อมรอบด้วยด้ายและลวด 2 ส่วน และส่วนที่ล้อมรอบด้วยด้ายอย่างเดียวอยู่ตรงกลาง   เมื่อเอาเข็มแทงตรงกลางส่วนที่สามนี้   วงของด้ายจะเป็นดังรูปที่ 2   เหมือนกับว่าด้ายถูกดึงออกด้วยแรงที่ตั้งฉากกับด้านในทุกทิศทาง   ซึ่งอธิบายได้ว่า เมื่อฟองสบู่ยังไม่ขาด    แรงลัพธ์ที่กระทำต่อด้ายทุกจุดมีค่าเป็นศูนย์ คือด้านนอกเท่ากับด้านใน   แต่เมื่อเราทำให้ผิวด้านในขาด   แรงตึงผิวด้านในหรือแรงตึงด้านในหมดไปเหลือแต่ด้านนอก   จึงดึงด้ายออกมาเป็นรูปวงกลม
      • ความตึงผิว (Coefficient of surface tension) คือ ความพยายามในการยึดผิวของเหลว มีสัญลักษณ์ g  
      • ในรูป PQRS เป็นโครงลวดที่มีลวด AB ปิดอยู่อีกด้านหนึ่ง ในตอนแรกเส้นลวด AB อยู่ติดกับลวด    QR    หลังจากแช่โครงลวดนี้ลงในน้ำสบู่    แล้วดึงลวด AB ไปทางซ้ายด้วยแรง F ก็จะทำให้เกิดฟิล์มสบู่ในบริเวณ AQRB 
      • ขณะหนึ่งให้ลวด AB อยู่ที่ตำแหน่ง CD และแรง F ยังคงดึงลวด AB ต่อไปจนตำแหน่งที่แสดงในรูป ถ้าให้ความยาวของลวด AB เป็น L และระยะระหว่าง CD กับ AB เป็น S   จะได้ว่าพื้นที่ของฟิล์มสบู่ที่เกิดขึ้นใหม่เป็น SL เพราะว่าพลังงานที่ใช้ในการสร้างพื้นผิว แปรผันโดยตรงกับพื้นที่ของพื้นผิวที่สร้างนั้น โดยมีความตึงผิว g   เป็นค่าคงตัวของการแปรผัน ดังนั้นถ้าให้ E เป็นพลังงานที่ใช้ในการเพิ่มพื้นผิว จะได้
      • E = (g) (SL)
      • แต่งานที่ใช้ในการดึงเส้นลวด   AB เท่ากับ ผลคูณระหว่างแรงกับระยะทางที่เส้นลวด AB เคลื่อนที่ตามแนวแรง จึงได้   
      • E = FS
      • เพราะว่าพลังงานในสมการทั้งสองข้างบนเท่ากัน จึงได้ ( g ) (SL) = FS
      • ทำให้ได้สมการความตึงผิวเป็นเมื่อ F เป็นแรงดึงผิว และ L เป็นความยาวของผิวสัมผัส
      • ความตึงผิวของของเหลวแต่ละชนิดที่อุณหภูมิเดียวกัน มีค่าไมเท่ากัน สำหรับของเหลวแต่ละชนิดหนึ่ง ความตึงผิวจะเปลี่ยนไปเมื่อของเหลวมีวารเจือ เช่น น้ำเกลือหรือสบู่จะมีความตึงผิวน้อยกว่าน้ำ และความตึงผิวจะลดลงเมื่ออุณหภูมิของของเหลวเพิ่มขึ้นดังตาราง ที่แสดงความตึงผิวของของเหลวบางชนิด ที่อุณหภูมิ     ความตึงผิวของของเหลวบางชนิด ที่อุณหภูมิ ของเหลวความตึงผิว ( N/m) ปรอท 0.4350 น้ำ 0.0728 กลีเซอรอล 0.0631 เบนซิน 0.0289 เอทิลแฮลกอฮอล์ 0.0223 
    • ความหนืด
      • ความหนืด คือค่าบ่งชี้คุณสมบัติ ความต้านทาน การไหลในตัว ของไหล ซึ่งทำให้เกิดการเปลี่ยนรูปจากการกระทำของ ความเค้นเฉือน หรือความเค้นภายนอก ความหนืดนี้อธิบายถึงความสามารถในการต้านทานการไหลภายในตัวของไหล และอาจจะถูกพิจารณาให้เป็นตัวชี้วัด ความเสียดทาน ของไหลได้ ยิ่งของไหลมีความหนืดต่ำมากเท่าไร มันก็จะยิ่งมีความสามรถในการเปลี่ยนรูปได้มากเท่านั้นสำหรับคำเรียกใช้โดยทั่วไป อาจจะใช้คำว่า " ความหนา " ตัวอย่างเช่น น้ำ ที่มีความหนืดต่ำอาจจะถูกเรียกว่า " บาง " ในขณะที่น้ำผึ้งซึ่งมีความหนืดสูงนั้นอาจจะถูกเรียกว่า " หนา " สำหรับของไหลในความเป็นจริงนั้น ( ยกเว้น ซูเปอร์ฟลูอิด ) จะมีค่าความหนืดในตัว แต่อย่างไรก็ตาม ในทางอุดมคติ ของไหลอาจจะถุกสมมติให้ไร้ความหนืด เรียกว่า ของไหลในอุดมคติ หรือ ของไหลไร้ความหนืด สำหรับวิชาที่ศึกษาเกี่ยวกับของไหลคือ วิทยาศาสตร์การไหล
      • ความหนืด ( Viscosity)
      •           ความหนืด ( Viscosity) เป็นค่าที่บอกถึงคุณสมบัติการต้านการไหลของน้ำมันหล่อลื่น ยิ่งมีค่ามากก็หมายถึงน้ำมันหล่อลื่นนั้นเหนียวข้นมากหรือหนืดมาก ยิ่งมีค่าน้อยก็หมายถึงความหนืดน้อย           ค่าความหนืดมีมาตรฐานกำหนดอยู่หลายมาตรฐานด้วยกันตามแต่หน่วยงานหรือองค์กรที่เกี่ยวข้องเป็นผู้กำหนด ซึ่งทำให้ค่าความหนืดแต่ละมาตรฐานมีค่าที่แตกต่างกันออกไป อาทิ มาตรฐาน ISO, SAE ( พบในน้ำมันหล่อลื่นของยานยนต์ ) , SUS ( ส่วนใหญ่เป็นของอเมริกา ) ,  AGMA ( พบในน้ำมันเกียร์อุตสาหกรรม ) , Engler, Redwood  เป็นต้น           สำหรับมาตรฐานที่นิมใช้กันหรือพบเห็นกันมาก ได้แก่
      • ISO (International Organization for Standardization)  - เป็นมาตรฐานที่นิยมใช้กันมากเป็นสากล โดยใช้วิธีการวัดที่อุณหภูมิมาตรฐาน 40 oC มีหน่วยเป็น เซนติสโตรก ( Centistroke, cSt) แล้วกำหนดเป็นลำดับตัวเลขเรียกว่า ISO VG (ISO Viscosity Grade) ซึ่งพอจะลำดับได้ ดังนี้ ISO VG 2, 3, 5, 7, 10, 15, 22, 32, 46, 68, 100, 150, 220, 320, 460, 680, 1000, 1500
      • SAE (The American Society of Automotive Engineers) - เป็นมาตรฐานที่กำหนดขึ้นโดยสมาคมวิศวกรยานยนต์แห่งสหรัฐอเมริกา วัดที่อุณหภูมิ 100 oC โดยมีการกำหนดค่าความหนืดทั้งแบบเกรดเดียว ( monograde) และเกรดรวม (multigrade) แยกเป็นน้ำมันเครื่องและน้ำมันเกียร์ยานยนต์ ยกตัวอย่างเช่น   สำหรับน้ำมันเครื่องเกรดเดียว ( monograde) : SAE 0W, 5W, 10W, 15W, 20W, 25W, 20, 30, 40, 50, 60 สำหรับน้ำมันเครื่องเกรดรวม (multigrade) : SAE 15w-40, 20W-50, 5W-40, 10W-30, 15W-50  เป็นต้น สำหรับน้ำมันเกียร์ยานยนต์ monograde : SAE 70W, 75W, 80W, 85W, 90, 140, 250 สำหรับน้ำมันเกียร์ยานยนต์ multigrade : SAE 80W-90 เป็นต้น
    • พลศาสตร์ของของไหล
      • พลศาสตร์ของของไหล   คือศึกษาการเคลื่อนที่   ของของไหลได้แก่ ของเหลวและก๊าซ
      • 7.1 ของไหลในอุดมคติ ( ideal flow ) ซึ่งมีสมบัติดังนี้ 1. ของไหลมีการไหลอย่างสม่ำเสมอ ( steady flow ) หมายถึง ความเร็วของ ทุกอนุภาค ณ ตำแหน่ง หนึ่งๆ ในของไหลมีค่าคงตัว โดยความเร็วของอนุภาคของของไหลเมื่อ ไหลผ่านจุดต่างๆ กันจะเท่ากันหรือต่างกันก็ได้ 2. ของไหลมีการไหลโดยไม่หมุน ( irrotational flow ) กล่าวคือ บริเวณโดยรอบ จุดหนึ่งๆ ในของไหล จะมีอนุภาคของของไหลเคลื่อนที่ด้วยความเร็วเชิงมุมรอบจุดนั้นๆ เลย 3. ของไหลมีการไหลโดยไม่มีแรงต้านเนื่องจากความหนืดของของไหล ( nonviscous flow ) หมายความ ว่า ไม่มีแรงต้านภายในเนื้อของของไหลมากระทำต่ออนุภาคของของไหล 4. ของไหลไม่สามารถอัดได้ ( incompressible flow ) หมายความว่า ของไหล มีปริมาตรคงตัวโดยปริมาตรของไหลแต่ละส่วนไม่ว่าจะว่าจะไหลผ่านบริเวณ ใดยังคงมีความหนาแน่นเท่าเดิม 7.2 การไหลของของไหลในอุดมคติ &7.3 สมการความต่อเนื่อง อนุภาคของของไหล มีการเคลื่อนที่อย่างเป็นระเบียบ โดยอนุภาคหนึ่งจะเคลื่อนที่ตาม เส้นกระแส เส้นหนึ่ง โดยเส้นกระแสจะไม่ตัดกันเลย ถ้าให้เส้นกระแสจำนวนหนึ่งประกอบกันเป็นมัดดังรูป 9.17 จะเรียกมัดของเส้นกระแสนี้ว่า หลอดการไหล ( tube flow ) หลอดการไหลนี้เสมือนเป็นท่อที่มีของไหลไหลเข้าทางปลายหนึ่งและไหลออกอีกปลายหนึ่ง
    •  
      • สมการความต่อเนื่อง
      • จึงสรุปได้ว่า ผลคูณของพื้นที่หน้าตัดของไหลไหลผ่านกับอัตราเร็วของของไหลที่ผ่านไม่ว่าจะเป็นตำแหน่งใดในหลอดการไหลมีค่าคงที่นั้น คือ AV = ค่าคงที่ซึ่งเรียกว่า อัตราการไหล ( flow rate หรือ volume flux) ใช้สัญลักษณ์ แทนด้วย Q ดังนั้น Q = AV มีหน่วยเป็น ลบ . ม ต่อ วินาที จากอัตราการไหลจึงพอสรุปได้ว่า อัตราเร็วของของไหลแปรผกผันกับพื้นที่หน้าตัดของหลอดการไหล
      • สมการของแบร์นูลลี - หลักของแบร์นูลลี “ เมื่อของไหลที่เคลื่อนที่ในแนวระดับมีอัตราเร็วเพิ่มขึ้น   ความดันในของไหลจะ    ลดลงและเมื่อของไหลมีอัตราเร็วลดลง   ความดันในของไหลจะเพิ่มขึ้น ”
      • - สมการของแบร์นูลลี ( Bernoulli’s  equation) “ ผลรวมของความดัน   พลังงานจลน์ต่อหน่วยปริมาตร   และพลังงานศักย์ต่อหน่วยปริมาตร   ณ   จุดใด ๆ   ภายในท่อที่มีของไหลผ่านมีค่าคงตัว ”
    •