לחץ בין נוזל לגז?

[idaneqw]

לחץ בין נוזל לגז?

הסבר השרטוט המצורף.
מדובר בנוזל העולה ליד קיר.

צריך לחשב את הלחץ בנקודה האדומה.
נתון כי הפאזה העליונה הינה גז והפאזה התחתונה מתחת לפס העקום הכחול הוא נוזל.

הלחץ בפאזת הגז הוא P0.

1. למה הפס הירוקה למטה, לכל אורכו ולא משנה כמה נוזל יש מעליו הלחץ תמיד ישאר P0? הרי ככל שמתקדמים שמאלה יש יותר עומד של נוזל.
2. למה משוואת הלחץ בנקודה האדומה היא P=P0- ru*g*h? זה לא אמור להיות בעצם P0+ru*g*h? מוסיפים את h הגובה הקטן שבו הנוזל לוחץ?
3. מישהו יודע להגדיר מהו מרחק הקפליריות?

אשמח לפישוט העניין הזה כי הוא ממש לא ברור לי.

 

[Practical Realist]

השאלה לא ברורה

מאיזה מקצוע זה לקוח? הידרוסטטיקה?
מה מייצגים שני הצירים?
האם הנוזל מוחזק בתוך כלי שיש לו את צורת הקוו הכחול?

 

[idaneqw]

הבהרות:

זה קורס בהנדסה כימית שמתבסס על פיסיקה 1,2,3.
ציר y=h גובה, ציר x מרחק.
הנוזל לא מוחזק בשום כלי, יש רצפה ציר x וקיר ציר h.מקפיאים מצב בו הנוזל בצורה של הקו הכחול.
ומשם כל השאלות ששאלתי נובעות. מקווה שהתמונה ברורה יותר.

 

[idaneqw]

theta זוית ההרטבה.

 

[Practical Realist]

תשובה חלקית

ראשית זהו מצב דינמי ולא סטטי, למעשה אני מבין שמדובר בצילום מצב של תנועת נוזל.
נראה לי שמדובר בתופעת "זנק הידראולי" (Hydraulic Jump) או בדומה לה (בכל מקרה אני ממליץ לשאול גם בפורום כימיה כיוון שזה מתחום הנדסה כימית).
אם נמשיך עם הנחה זו, אז ההסבר ל -1 ו - 2 הוא כך:
לפי משוואת ברנולי ללחץ (שתוכל לראות בקישור הנ"ל תחת הכותרת Conservation of momentum flux) מוגדר שהלחץ בקצה הימני הוא Po. זהו בעצם פוטנציאל של לחץ.
כאשר הנוזל עולה בגובהו, הלחץ הופך לאנרגית גובה ולכן מחסרים את Ro*g*h מתוך הפוטנציאל הכללי של הלחץ - כלומר הנוזל כאילו עלה למעלה בכוח הלחץ שהיה לו בנקודה הנמוכה ביותר, בדומה לנוזל שיוצא בסילון מצינור ומגיע לגובה מסויים (כל זה בהנחה שהמהירות זניחה). שיא הגובה יהיה זה שבו העומד של הגובה ישתווה ללחץ הנוזל בצינור.
לגבי מרחק הקפילריות אני לא בטוח, יתכן שזה קשור לנוסחה המתוארת כאן:
Capillary action - ראה בכותרת Height of a meniscus.