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Instabilität
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In einer Strömung konkurrieren die Trägheit, die bewirkt, dass sich die Massen ohne die Wirkung der umgebenden Massen bewegen, und die Viskosität, die bewirkt, dass die Massen die umgebenden Massen schleppen.
Wenn die Viskosität groß ist, dominiert die Korrelation zwischen den Massen und der Konformation einer laminaren Strömung. Wenn die Viskosität niedrig ist, dominiert die Trägheit und die Massen bewegen sich, ohne mit den umgebenden Bereichen zu koordinieren, was zu Bereichen führt, die sogar Einheiten bilden, die sich entsprechend den Whirlpools unabhängig drehen und bewegen können.
ID:(878, 0)
Turbulenzen durch eine Zigarette erzeugt
Definition
Eine Zigarette hat eine glühende Spitze, die die Luft in ihrer Umgebung erhitzt. Zusätzlich ermöglicht der ausgestoßene Rauch, die Bewegung der Luft sichtbar zu machen. Durch die Erhitzung dehnt sich die Luft aus, was zu einer Verringerung der Dichte führt und somit eine Auftriebskraft erzeugt. Dadurch beginnt der Rauch laminar aufzusteigen und es bilden sich die typischen Linien.
Im Verlauf dieses Prozesses beginnt das Gas abzukühlen, verliert an Auftriebskraft und bestimmte Bereiche steigen langsamer auf, was die aufwärts gerichtete Luftbewegung behindert. Dadurch entstehen Turbulenzen und die langsamer aufsteigenden Bereiche beginnen sich zu drehen und bilden Teil der Wirbel, die in diesem Bereich beobachtet werden.
ID:(1654, 0)
Unterschiedliche Viskositäten
Bild
Die Viskosität hat einen tiefgreifenden Einfluss auf das Verhalten eines Fluids, wie in den folgenden drei Beispielen zu sehen ist:
ID:(7068, 0)
Instabilität
Beschreibung
In einer Strömung konkurrieren die Trägheit, die bewirkt, dass sich die Massen ohne die Wirkung der umgebenden Massen bewegen, und die Viskosität, die bewirkt, dass die Massen die umgebenden Massen schleppen. Wenn die Viskosität groß ist, dominiert die Korrelation zwischen den Massen und der Konformation einer laminaren Strömung. Wenn die Viskosität niedrig ist, dominiert die Trägheit und die Massen bewegen sich, ohne mit den umgebenden Bereichen zu koordinieren, was zu Bereichen führt, die sogar Einheiten bilden, die sich entsprechend den Whirlpools unabhängig drehen und bewegen können.
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Zu verwenden
Gleichungen
Beispiele
Das Mischungsverh ltnis von Wasserdampf und Luft wird definiert als das Verh ltnis der Massen der einzelnen Komponenten in einem Volumen:
$\displaystyle\frac{M_v}{M_a}=\displaystyle\frac{n_vM_{mol,v}}{n_aM_{mol,a}}=\displaystyle\frac{p_v}{p_a}\displaystyle\frac{M_{mol,v}}{M_{mol,a}}\sim 0.01$
Dabei sind $M_v$ und $M_a$ die Massen von Wasserdampf und Luft, $n_v$ und $n_a$ die Stoffmengen von Wasserdampf und Luft, $M_{mol,v}$ und $M_{mol,a}$ die molaren Massen von Wasserdampf und Luft, $p_v$ und $p_a$ die relativen Dr cke von Wasserdampf und Luft, und $r$ ist das Mischungsverh ltnis. Daher gilt
| $ r =\displaystyle\frac{ M_v }{ M_a }$ |
Im speziellen Fall von Wasserdampf in der Luft ist das Mischungsverh ltnis proportional zu den relativen Dr cken, die mit dem Wasserdampfdruck $p_v\sim 1500 Pa$ und dem Luftdruck $p_a\sim 10^5 Pa$ quantifiziert werden k nnen. Durch Anwendung der idealen Gasgleichung und der Definition der molaren Masse ergibt sich ein Mischungsverh ltnis von ungef hr $0.01$. Das bedeutet, dass unter normalen Bedingungen der Wasserdampfgehalt im Vergleich zur Luft gering ist.
(ID 7069)
Das entscheidende Kriterium zur Bestimmung, ob ein Medium laminar oder turbulent ist, ist die sogenannte Reynolds-Zahl, die die Energie, die mit der Tr gheit verbunden ist, mit derjenigen vergleicht, die mit der Viskosit t verbunden ist. Erstere h ngt von die Dichte ($\rho$), die Mittlere Geschwindigkeit der Flüssigkeit ($v$) und die Typische Abmessungen des Systems ($R$) ab, w hrend letztere von die Viskosität ($\eta$) abh ngt. Sie wird definiert als:
| $ Re =\displaystyle\frac{ \rho R v }{ \eta }$ |
(ID 3177)
Eine Zigarette hat eine gl hende Spitze, die die Luft in ihrer Umgebung erhitzt. Zus tzlich erm glicht der ausgesto ene Rauch, die Bewegung der Luft sichtbar zu machen. Durch die Erhitzung dehnt sich die Luft aus, was zu einer Verringerung der Dichte f hrt und somit eine Auftriebskraft erzeugt. Dadurch beginnt der Rauch laminar aufzusteigen und es bilden sich die typischen Linien.
Im Verlauf dieses Prozesses beginnt das Gas abzuk hlen, verliert an Auftriebskraft und bestimmte Bereiche steigen langsamer auf, was die aufw rts gerichtete Luftbewegung behindert. Dadurch entstehen Turbulenzen und die langsamer aufsteigenden Bereiche beginnen sich zu drehen und bilden Teil der Wirbel, die in diesem Bereich beobachtet werden.
(ID 1654)
Die Viskosit t hat einen tiefgreifenden Einfluss auf das Verhalten eines Fluids, wie in den folgenden drei Beispielen zu sehen ist:
(ID 7068)
ID:(878, 0)