516-0812/01 – Fyzika tekutin ()
| Garantující katedra | Institut fyziky | Kredity | 3 |
| Garant předmětu | prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. | Garant verze předmětu | prof. RNDr. Vilém Mádr, CSc. |
| Úroveň studia | pregraduální nebo graduální | Povinnost | povinný |
| Ročník | 3 | Semestr | letní |
| | Jazyk výuky | čeština |
| Rok zavedení | 1990/1991 | Rok zrušení | 2005/2006 |
| Určeno pro fakulty | HGF | Určeno pro typy studia | magisterské |
Cíle předmětu vyjádřené dosaženými dovednostmi a kompetencemi
Vyučovací metody
Anotace
Předmět navazuje na předměty Fyzika I a Fyzika II a prohlubuje znalosti
zejména z mechanických, elektrických a tepelných vlastností tekutin. Zahrnuje
hydrostatiku a hydrodynamiku tekutin, proudění tekutin včetně aplikací ve
strojírenství a metalurgii a v teorii fyzikální podobnosti a metod vizualizace
proudění. Dále pak kapalná a plynná paliva, jejich charakteristiky, fyzikální
přípravu ke spalování turbulentní přenos hmoty v hořákových oblastech, metody
vizualizace plamene a teplotních polí a využití v technických cyklech. V
závěru se předpokládá studium tekutin v biologických systémech (zejména krevní
oběh a koloběh plynů).
Povinná literatura:
VŠ skriptum kateder energetiky FS, tepelné techniky FMMI, teorie hutních
pochodů a fyzikální chemie FMMI, hydromechanika na FS a fyzikální literatura.
Doporučená literatura:
Forma způsobu ověření studijních výsledků a další požadavky na studenta
E-learning
Další požadavky na studenta
Prerekvizity
Předmět nemá žádné prerekvizity.
Korekvizity
Předmět nemá žádné korekvizity.
Osnova předmětu
1. MAKROSKOPICKÉ SYSTÉMY
Typy makroskopických systémů. Plyn. Kapalina. Vlastnosti plynů a kapalin.
Stlačitelnost.
2. MECHANIKA IDEÁLNÍCH TEKUTIN
Hydrostatika ideálních tekutin. Základní rovnice hydrostatiky. Rotace
kapaliny v gravitačním poli. Hydrodynamika ideální tekutiny. Eulerova
rovnice.
Bernolliho rovnice. Výtok kapaliny z nádoby. Relaxace. Rayleigho model.
Fluktuace. Langevinova rovnice. Korelace. Časová a prostorová korelační
funkce.
3. MECHANICKÉ VLASTNOSTI TEKUTIN
Viskozita. Navierova-Stokesova rovnice. Poiseuillův vzorec. Odpor viskozní
kapaliny. Reynoldsovo číslo. Kapilární jevy. Povrchové napětí, Laplaceova
rovnice. Jevy na rozhraní kapalin a tuhých látek. Kapiláry. Tlak pod
zakřiveným povrchem kapaliny libovolného tvaru. Vliv povrchového napětí
na tvorbě nové fáze. Hraniční mezivrstva.
4. PROUDĚNÍ TEKUTIN
Rozložení rychlosti při laminárním proudění. Hagenův-Poiseullův zákon.
Vírové vlákno. Model vzniku vírů. Turbulentní proudění. Pohyb tělesa
v tekutině.
Obtékání těles tekutinou. Obtékání kruhového válce. Couttovo proudění.
Proudění plynu ve vysoké peci. Teplota a tlak plynu v nístěji. Dmýchání
redukčních plynů a kapalných paliv. Metody vizualizace proudění (zavádění
částic do tekutiny, úprava povrchu obtékaných těles, vliv změny optických
vlastností tekutiny).
5. TEORIE FYZIKÁLNÍCH PODOBNOSTÍ
Základní rovnice teorie podobnosti. Pravidlo záměny veličin a
diferenciálních veličin. Teorie podobnosti jako základ experimentu.
Proudění vazké tekutiny. Laminární proudění v zahlceném kanálu. Odvození
kritérií podobnosti.
Turbulentní proudění tekutiny. Metody analýzy rozměrů a jejich použitelnost.
6. ELEKTRICKÉ A TEPELNÉ VLASTNOSTI TEKUTIN
Elektrická vodivost elektrolytů. Paradayovy zákony. Elektrické vlastnosti
plynů, výboj v plynech. Molová tepla tekutin, fonony, teplotní roztažnost
tekutin. Tepelná vodivost tekutin.
7. KAPALNÁ A PLYNNÁ PALIVA
Paliva a jejich charakteristiky. Fyzikální příprava kapalných paliv ke
spalování. Využití rozprašování. Hoření a spalování kapalných paliv.
Šíření a struktura plamene kapalného paliva. Turbulentní přenos hmoty
v hořákových oblastech a jejich matematický model.
Podmínky absolvování předmětu
Výskyt ve studijních plánech
Výskyt ve speciálních blocích
Hodnocení Výuky
Předmět neobsahuje žádné hodnocení.