Естественные науки

Меня интересует, с какой скоростью будет перемещаться воздушный поток?

Меня интересует, с какой скоростью будет перемещаться воздушный поток если известно что у земли температура 0 градусов, а на высоте 1000м. -6,5градусов диаметр трубы вертикально стоящий 50метров. И будет ли вообще перемещение воздуха кислорода.
Вам ещё не ответили?
Вынужджена Вас разочаровать: при мало-мальски АККУРАТНОЙ оценке получается, что потока (тяги) НЕ БУДЕТ
Дело в том, что для того, чтобы поднять некий объём (или 1 молекулу, неважно) газа на высоту 1 километра - нужно совершить немаленькую работу ПРОТИВ СИЛЫ ТЯЖЕСТИ. И энергии на это взять неоткуда, кроме как из тепловой энергии газа (воздуха) . Поэтому поднимаясь, он ОХЛАЖДАЕТСЯ.
Насколько - легко оценить. Кинетическая энергия молекулы при движении вверх равна 1/2 kT, а для подъёма этой молекулы на высоту h нужно совершить работу mgh
Потому газ при подъёме на высоту 1 км за счёт своей тепловой энергии будет охлаждаться на величину dT=2mgh/k
Подставляем Ваши цифры:
m(воздуха) = 29*1ю66*10^(-27)
h=1000, g~10, k=1.38*10^(-23)
Получаем dT=2*1.66*29/1.38=70 градусов! А у Вас в запасе только шесть с половиной.
Если я нигде не ошиблась, конечно :-(
Алёна Юсупова
Алёна Юсупова
74 094
Лучший ответ
Артём, тяга возникнет, если температура воздуха внутри трубы больше, чем снаружи. Потому что с увеличением температуры плотность газа уменьшается, он становится легче и выдавливается окружающим воздухом снизу вверх. Вы ничего не пишете о температуре внутри трубы. И если нагрева не будет, то какую бы трубу вы не поставили, воздух никуда в ней не двинется.

Нагревать воздух в трубе можно по разному. Можно жечь дрова или природный газ. Но это будет то же самое, что топить печку ассигнациями по выражению Менделеева. А вот если нагревать воздух солнцем - тогда совсем иное дело. Такие солнечные станции уже кое-где построены, но не могу сказать где именно, надо искать. В них используется парниковый эффект. Делается так. На высоте человеческого роста укрепляется обычная прозрачная плёнка, которую используют для парников. А в центре этого парника ставят большущую трубу. Воздух под плёнкой нагревается солнечным излучением, становится легче и устремляется к трубе и по ней затём несётся вверх. А в самом низу трубы стоит пропеллер, который крутится потоком воздуха и вырабатывает ток. Недостаток такого способа получения энергии состоит в слишком огромных скоростях воздуха перед трубой. В этом месте плёнку просто сдувает. А если её укрепить, так даже рвёт. Поэтому приходится вместо плёнки использовать стекло, но при больших скоростях и оно не выдерживает и разрушается.

Теперь о том, как надо рассчитывать скорости воздуха в трубе. Скорость рассчитывается из равенства статического напора аэродинамическому сопротивлению. Снаружи трубы статическое давление равно P1 = ρ1 g H, внутри трубы оно равно P2 = ρ2 g H, где ρ1 и ρ2 - средние плотности воздуха снаружи трубы и внутри её (ищутся в справочнике по средним температурам) , H - высота Вашей трубы. А разница Р1 - Р2 и есть статический напор, который будет двигать воздух в трубе.

Теперь трение. Оно рассчитывается как P3 = (λ+1.5) H ρ W² / (2D), W - скорость воздуха, D - диаметр трубы. Коэффициент трения для ламинарного режима λ = 64/Re, для турбулентного режима λ = 0.316/Re^0.25. Число Рейнольдса рассчитывается как Re = ρ W D/μ, где μ - динамическая вязкость воздуха (именно динамическая, а не кинематическая) . Вначале вы задаёте некоторую скорость, находите число Рейнольдса и рассчитываете коэффициенты трения, из которых для последующего расчёта выбираете тот, который будет больше. Потом рассчитываете аэродинамическое трение Р3 и сравниваете его с напором Р1-Р2. Если они не равны (а с первой попытки они и будут не равны друг другу) , изменяете значение скорости и расчёт повторяете. И так до тех пор, пока не получите совпадения.

Что касается Кролика, специалисты так никогда не рассчитывают. Студенту за такой ответ на экзамене влепили бы кол и оставили на второй год.
Алексей Бобров Насколько я понимаю, Автор вопроса ничем подогревать воздух в трубе не собирался. Он просто рассчитывал на естественную тягу, из-за разницы 0°С внутри, -6.5°C - снаружи. И Кролик по-моему очень точно объяснила почему воздух при таком раскладе никуда не двинется.
Алёна Юсупова УЧИТЕ накнец термодинамику. Рспределение Максвелла.
Двойку и на второй год - вам.
Конечно, ТУПОЙ и безграмотный теплотехник, наученный пользоваться формулами, нихрена н6е понимая в физике - ОЖЕТ так считать - на высотах в пару метров распределение в потенциальном поле практически одинаково.Но когда вы переходите на километры - вы ОБЯЗАНЫ это ситать.
А если на "выделенный объём сила не действует" = с какого ХРЕНА он будет подниматься?
Что-то у вас ужесовсем концы не сходятся. Оставьте вы наконец свой НЕЛЕПЫЙ ВЗДОР - ето ЧУШЬ.
У вас полно других идей, которые, по крайней мере на первый взгляд, полным вздором не ыглядят! Зачем вы цепляетесь за ЭТУ чепуху????

Похожие вопросы