Re: motivazioni molecolari effetto venturi?
"Elio Fabri" <mc8827_at_mclink.it> ha scritto nel messaggio
news:d4omgr$rmd$3_at_newsreader2.mclink.it...
> menuka ha scritto:
> > mi sapreste dare una spiegazione dell'effetto venturi analizzando il
> > comportamento delle molecole? Se si ha un tubo di sezione x in cui
> > scorre un fluido a velocit� v e ad un certo punto il tubo si restringe
> > ad una sezione x/2 il fluido � costretto ad andare pi� veloce in
> > quanto deve garantire lo stesso flusso che si ha nella parte grande.
> > Questo significa che per garantire lo stesso apporto fi fluido nel
> > tempo avendo a disposizione una sezione inferiore il fluido va pi�
> > veloce. Ma perch� la pressione diminuisce?
> Parlare di moecole e' pretendere un po' troppo: le molecole si muovono
> molto per i fatti loro, causa l'agitazione termica...
> Ma quello che tu chiedi e' il comportamento di quelle che si chiamano
> a volte "particelle di fluido", ossai di piccoli volumetti, che
> contengono moltissime molecole ma hanno un moto medio ben definito.
>
> In realta' quello che succede non e' tanto che la pressione diminuisca
> nella strozzatura, quanto che aumenta a monte.
> Considera infatti una particella di fluido che passa dalla sezione
> larga a quella stretta, e devd quindi aumentare velocita'. Per questo
> occorre una forza: da dove puo' venire questa forza?
> Solo dal fatto che la pressione che la spinge da dietro e' maggiore
> di quella che la controspinge da davanti.
>
> Quando la particella passa la strozzatura succede l'inverso: deve
> rallentare, e quindi la pressione a valle deve essere maggiore.
>
Questo non spiega, per�, perch� la pressione diminuisce in prossimit� della
strozzatura! Secondo il tuo ragionamento, potrebbe ivi rimanere costante e
aumentare a monte.
> Infatti il teorema di Bernoulli puo' benissimo essere ricavato
> applicando F=ma a questa particella.
>
> matrix ha scritto:
> > Devi vederla in termini energetici: la somma di tre aliquote (trinomio
> > di Bernoulli) deve essere costante (linea dei carichi). Un aumento di
> > velocit� del fluido vuol dire un incremento di energia cinetica
> > (0.5*V^2/2) a spese dell'energia di pressione (p/rho) e dell'energia
> > potenziale (gz). Si dimostra che in un venturimetro il termine (gz) �
> > costante nel campo dei fluidi perfetti: necessariamente deve diminuire
> > la pressione!
> Non concordo con l'espressione "energia di pressione". Non esiste una
> tale energia. Un fluido incomprimibile non guadagna energia se aumenti
> la pressione.
>
Nella terminologia anglosassone, a volte, � indicata come "flow work" e come
ho specificato in seguito, il termine � improprio.
Facciamo un p� di chiarezza sulla questione: riprendiamo il trinomio di
Bernoulli per un moto permanente, gz + (v^2)/2 + p/rho.
La somma dei primi due termini � chiaramente l'energia meccanica totale del
fluido (per unit� di massa), la p/rho rappresenta la quantit� di energia
legata al gioco delle pressioni che fluisce con la corrente e non fa parte
dell'energia incorporata in una massa, laddove invece contribuisce alla
generazione di flussi energetici. In effetti, per meglio comprendere tale
questione, si pu� constatare la diversa natura del flusso energetico legato
alla (gz + v^2/2) rispetto a quello legato alla p/rho: il primo � costituito
da vera e propria energia meccanica incorporata nella materia che,
trasportata dal campo di velocit�, fluisce attraverso una superficie; il
secondo invece � in realt� nient'altro che lavoro compiuto dalle forze di
pressione che si traduce, per il principio dell'energia meccanica, in
energia che si va ad accumulare nel volume di controllo, come se fosse
trasportata dal flusso di massa. Ovviamente tale lavoro intanto pu� essere
compiuto in quanto esiste al di fuori del volume di controllo un'opportuna
sorgente di energia: in tal senso ancora la quantit� (p/rho)dm non � energia
accumulata nella massa dm e trasportata dal campo di velocit�, ma � energia
che si trasferisce dall'esterno all'interno del volume di controllo
attraverso la mediazione di una massa di fluido che si muove all'interno di
un campo di pressione non omogeneo.
D'altra parte, che il termine p/rho non possa essere assimilato a un'energia
pu� essere provato dal seguente esperimento ideale:
poniamo una massa m di fluido all'interno di un cilindro e chiudiamo
quest'ultimo con un pistone tramite il quale provochiamo su di esso una
pressione p. Agiamo ora con maggior forza sul pistone: la pressione passa da
p a p+deltap. Se p/rho fosse una forma di energia specifica, essendo nulla
la velocit� e costante la quota, l'energia del sistema riferita al
baricentro passerebbe da m*p/rho a m(p+deltap)/rho. Tale incremento di
energia m*deltap/rho non avrebbe riscontro in alcun lavoro compiuto poich� a
fluido incomprimibile il pistone, pur nell'aumento della forza agente, non
pu� spostarsi e dunque nemmeno pu� compiere lavoro. Tutto ci� �
evidentemente contrario al principio di conservazione dell'energia
meccanica. E' opportuno chiarire che p/rho non ha nulla a che vedere nemmeno
con l'energia di pressione legata alle caratteristiche elastiche del fluido.
In genere, nella meccanica dei fluidi, � formalmente irrilevante la
distinzione fra energie vere e proprie e flussi di energia provocati da
lavori delle forze superficiali, per cui, per moti permanenti, si
attribuisce all'intero trinomio di Bernoulli il significato di energia
totale specifica.
> > Nota: energia di pressione � un termine improprio, perch� non
> > appartiene alla massa fluida, ma viene soltanto trasportata da
> > quest'ultima.
> ???
>
>
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> Elio Fabri
> Dip. di Fisica - Univ. di Pisa
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Received on Thu Apr 28 2005 - 01:45:20 CEST
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