شناخت انواع کمیت های مورد استفاده در سیالات
2-1 فشار (PERSSURE)
1- فشار نسبی GAUGE PRESSURE
اکثر فشار سنج ها تفاوت فشار سیال را از فشار اتمسفر نشان می دهند که این تفاوت فشار را فشار نسبی گویند.
فشار اتمسفر- فشار مطلق سیال= فشار نسبی سیال
Gauge pressure =Absolute of Fluid -Pressure Of The Atmosphere
2- فشار جو ATMOSPHERE PRESSURE
هوائی که کره زمین را احاطه کرده است دارای وزن می باشد که آنرا فشار هوا گوئیم و مقدار آن بستگی به ارتفاع و درجه حرارت محیط دارد. تریچرلی برای اولین بار مقدار این فشار را در کنار دریا بطریق ذیل اندازه گرفت. تستک پر از جیوه ای را در کنار دریای آزاد قرار داد. لوله شیشه ای را بطول یک متر که به یک طرف آن بسته بود برای جیوه کرده و آنرا وارونه در تشتک قرار داد.
سپس مشاهده نمود که سطح جیوه درون لوله رفته رفته پائین آمد و در ارتفاع 30 اینچ که مساوی 76 سانتی متر است از سطح جیوه تشتک قرار گرفت.
علت قرار گرفتن سطح جیوه در این ارتفاع وجود اختلاف فشار در قسمت بالای لوله که خلا می باشد و فشار جو که روی سطح جیوه است می باشد.
تریچرلی از این آزمایش نتیجه گرفت که مقدار این فشار در کنار سطح دریا برابر با 14/70 پوند بر انیچ مربع است.
2-2- جریان سیال (دبی) FLOW
جریان یابده شاره (Q): اگر شاره ای که لوله ای را پر کرده است. با سرعت متوسط v در این لوله جریان یابد جریان یا بده (دشارژ) آن . Q عباراست از:
O=Av
2-3- دما( درجه حرارت ) TEMPERATURE
حرارت یا گرما یکی از صورتهای انرژی است که در عملیات صنعتی از حساسیت زیادی برخوردار بوده و از جمله متغیرهائی است که بایستی مورد اندازه گیری و کنترل قرار گیرد. این انرژی نیز مانند سایر انواع انرژی ها قابل ذخیره شدن انتقال مصرف و نیز تبدیل ب صورتهای دیگر می باشد. بعنوان مثال یک کتری محتوی آب را درنظر بگیرید که روی بخاری قرار دارد. انرژی گرمایی از طریق جابجائی از بخاری به کتری آب منتقل شده و باعث گرم شدن آب درون آن می گردد. (انرژی در آب ذخیره می گردد) هر چه انرژی ذخیره شده در آب بیشتر باشد درجه حرارت آن دما بالاتر خواهد بود. حتماً در مواقعی که آب درون کتری در حال جوشیدن است جابجا شدن در کتری را دیده اید. در اینجا انرژی حرارتی قابل ذخیره شدن در هر ماده ای می باشد ( هر جسمی قابل گرم شدن است ) می دانید که اجسام مختلف صرف نظر از حالت فیزیکی که دارند (جامد، مایع، گاز) از تعداد بسیار زیادی ملکول تشکیل شده اند، که این ملکولها همواره در حالت حرکت و جنبش در جهات مختلف می باشند. در جامدات ملکولها بسیار نزدیک بهم قرار داشته و حرکت آنها بسیار جزئی و محدود می باشد. و همین امر باعث می گردد که اجسام دارای شکل مشخص بوده و به آسانی تغییر حالت ندهد.
مایعات از ملکولهائی تشکیل شده اند که با فاصله بیشتری نسبت بهم قرارگرفته و جنبش آنها نیز بسیاربیشتر است همین فاصله زیاد و جابجائی بیشتر باعث می گردد که جسم (مایع) شکل پذیر بوده و به شکل ظرف خود درآید. اگر فاصله ملکولها از هم و جنبش آنها باز هم بیشتر گردد ماده بصورت گاز در می آید که نسبت به دو حالت قبل بسیار سبکتر بوده و قابلیت انبساط و پخش شدن در فضای اطراف خود دارد.
اعمال حرارت به هر یک از مواد فوق باعث تشدید حرکت ملکولها گردیده( افزایش انرژی جنبشی آنها) و دمای جسم را بالا می برد. اگر این افزایش دما ادامه یابد. جسم ممکن است از حالت جامد به مایع (ذوب شدن یخ) و با از مایع به گاز (تبخیر آب) تبدیل گردد بطور کلی هر چه انرژی که یک ملکول جذب کرده بیشتر باشد حرکت آن سریعتر می گردد و بالعکس اگر مقداری از انرژی آن را بگیریم حرکتش کند تر خواهد شد. این تغییر حرکت ملکولها را بصورت تغییر دما مشاهده می کنیم.
1- تعریف حرارت
دما عبارت است از معیاری برای اندازه گیری انرژی موجود در یک ملکولها در حال حرکت واحدهای مختلفی برای اندازه گیری دما داریم که از جمله درجه سانتیگراد فار نهایت و کلوین را می توان نام برد. واحدهای فوق همگی قراردادی بوده و مبناهای مختلفی دارند. مثلاً در درجه بندی سانتیگراد نقطه ذوب را برابر صفر ( 0) و نقطه جوش آب را برابر صد ( !00) در نظر گرفته و درجه بندی را بر این مبنا انجام داده اند. در حالی که صفر فرانهایت دمای پایین تری را بیان کرده و از نظر قدر مطلق نیز هر 100 درجه سانتیگراد برابر با 180 درجه فاز نهایت می باشد. جدول زیر رابطه سه نوع درجه بندی مذکور را نشان می دهد.
درجه کلوین
درجه فار نهایت
درجه سانتی گراد
373
212
100
273
32
0
[100]
[180]
[100] قدر مطلق
مشاهده می کنید که صفر کلوین بسیار پائین تر از صفر سانتی گراد است (-273) این دما را اصطلاحاً صفر مطلق می گوئیم با توجه به جدول فوق برای تبدیل درجه سانتی گراد به فاز نهایت کافی است که ابتدا آن را در عدد 1/8 ضرب و سپس مقدار ثابت 32 را به آن اضافه کنیم.
TCo×18+32=TF (TF-32)/1.8= TCo
و بالاعکس می توان:
2- واحد های انرژی حرارتی
در سیستم متریک این واحد کالری (Cal) می باشد و آن عبارت است از مقدار گرمائی که می تواند یک سانتیمتر مکعب آب ( یک گرم) را باندازه یک درجه سانتی گراد افزایش دهد.
همین واحد در سیستم انگلیسی BTU نام دارد که بصورت زیر تعریف می شود:
یک BTU مقدار گرمایی است که اگر به یک پوند آب داده شود دمای آن باندازه یک درجه فاز نهایت افزایش دهد
پوند واحد وزن در سیستم انگلیسی است و تقریباً برابر با 455 گرم نیرو می باشد.
1BTU=255CAL
3- گرمای ویژه: C (ظرفیت گرمای ویژه)
عبارت است از مقدار گرمایی که اگر به یک واحد جرم (وزن) از ماده ای اعمال گردد دمای آن را یک درجه افزایش دهد.
مثلاً هنگامیکه گفته می شود گرمای ویژه آب در سیستم متریک برابر با یک است منظور این است که برای افزایش دمای یک گرم آب باندازه یک درجه سانتی گراد به یک کالری حرارت نیاز داریم
واحد گرمایی ویژه در سیستم متریک کالری بر گرم (cal/groC) و در سیستم انگلیسی بی تویو پوند (BTU/lboF) می باشد. گرمای ویژه از رابطه بدست می آید که در این رابطه Q مقدار انرژی گرمائی. M جرم ماده و t تفاوت درجه حرارت اولیه و نهائی می باشند.