NộI Dung
Theo định luật Poiseuilles, tốc độ dòng chảy qua chiều dài ống thay đổi theo công suất thứ tư của bán kính của ống. Đó không phải là biến duy nhất ảnh hưởng đến tốc độ dòng chảy; một số khác là chiều dài của đường ống, độ nhớt của chất lỏng và áp lực mà chất lỏng phải chịu. Luật Poiseuilles giả định dòng chảy tầng, đó là sự lý tưởng hóa chỉ áp dụng ở áp suất thấp và đường kính ống nhỏ. Sự nhiễu loạn là một yếu tố trong hầu hết các ứng dụng trong thế giới thực.
Định luật Hagen-Poiseuille
Nhà vật lý người Pháp Jean Leonard Marie Poiseuille đã thực hiện một loạt thí nghiệm về dòng chảy chất lỏng trong đầu thế kỷ 19 và công bố phát hiện của ông vào năm 1842. Poiseuille được cho là đã suy luận rằng tốc độ dòng chảy tỷ lệ thuận với sức mạnh thứ tư của bán kính ống, nhưng là thủy lực của Đức kỹ sư, Gotthilf Hagen, đã đạt được kết quả tương tự. Vì lý do này, các nhà vật lý đôi khi đề cập đến mối quan hệ Poiseuille được công bố là định luật Hagen-Poiseuille.
Luật được thể hiện là:
Tốc độ dòng chảy khối lượng = chênh lệch áp suất X X bán kính ống 4 Độ nhớt X lỏng / 8 X độ nhớt X chiều dài ống.
F = πPr4 / 8nl
Để đặt mối quan hệ này thành các từ: Ở một nhiệt độ nhất định, tốc độ dòng chảy qua một ống hoặc ống tỷ lệ nghịch với chiều dài của ống độ nhớt của chất lỏng. Tốc độ dòng chảy tỷ lệ thuận với độ dốc áp lực và sức mạnh thứ tư của bán kính của đường ống.
Áp dụng Luật Poiseuilles
Ngay cả khi nhiễu loạn là một yếu tố, bạn vẫn có thể sử dụng phương trình Poiseuilles để có được ý tưởng chính xác hợp lý về cách thay đổi tốc độ dòng chảy với đường kính ống. Hãy nhớ rằng kích thước đã nêu của một đường ống là thước đo đường kính của nó và bạn cần bán kính để áp dụng luật Poiseuilles. Bán kính bằng một nửa đường kính.
Giả sử bạn có chiều dài ống nước 2 inch và bạn muốn biết tốc độ dòng chảy sẽ tăng lên bao nhiêu nếu bạn thay thế nó bằng ống 6 inch. Đó là một sự thay đổi trong bán kính 2 inch. Giả sử chiều dài của ống và áp suất không đổi. Nhiệt độ của nước cũng không đổi, vì độ nhớt của nước tăng khi nhiệt độ giảm. Nếu tất cả các điều kiện này được đáp ứng, tốc độ dòng chảy sẽ thay đổi theo hệ số 24hoặc 16.
Tốc độ dòng chảy thay đổi theo chiều dài, do đó, nếu bạn tăng gấp đôi chiều dài của đường ống trong khi giữ cho đường kính không đổi, bạn sẽ nhận được khoảng một nửa lượng nước qua nó trên một đơn vị thời gian ở áp suất và nhiệt độ không đổi.