Propulsione aerea/Capitolo I°: differenze tra le versioni

{{Propulsione aerea}}

Una sostanza qualsiasi è concepita come un sistema meccanico formato da un numero enorme di particelle: queste sono le molecole.

 

Se il numero delle cariche del nucleo varia per un motivo qualsiasi cambia la natura fisica dell'elemento; è questa la trasformazione degli elementi, oggetto dello studio della fisica nucleare.

 

 

Atomi o molecole sono sistemi complessi, costituiti di particelle di materia, elettricità, energia.

Nelle usuali trasformazioni chimiche o reazioni chimiche che dir si voglia, non si hanno trasformazioni dei nuclei, cioè degli atomi, ma trasformazioni delle molecole; in altre parole vengono soltanto interessati gli elettroni esterni di ogni atomo.

 

Nello studio dei fenomeni fisici, i concetti di materia ed energia sono fondamentali; in verità non si conosce l'intima essenza della materia e dell'energia; forse non la si conoscerà mai malgrado i meravigliosi sviluppi della fisica.

 

 

Il tasso di trasformazione dell'energia termica in meccanica, del calore cioè in lavoro, è chiamato equivalente meccanico del calore; per ogni chilocaloria si hanno 427 kgm circa.

 

===Struttura dei gas===

 

Poiché il numero delle molecole presenti in un definito volume è ingente si può pensare in scala macroscopica il gas costituito da una distribuzione continua di fluido caratterizzato da certi parametri fisici; questa comoda raffigurazione permette di formulare leggi semplici sul comportamento dei gas; queste semplici leggi sono quindi statistiche e valide per stati non estremamente condensati o rarefatti. La verifica sperimentale dell'esistenza degli atomi e delle molecole data da pochi decenni mentre le leggi statistiche di insieme sono di data assai più antica. Va da sé che le leggi macroscopiche statistiche debbono essere giustificate dalle leggi riguardanti il comportamento medio dei singoli costituenti. Partendo da queste considerazioni è possibile definire il comportamento dei gas così detti ideali o perfetti.

 

===I gas perfetti===

 

Alcuni dati:

*Per l'aria ''M=28,96 kg; l'aria è un miscuglio di gas diversi, in prevalenza ossigeno e azoto.

*Per l'azoto (molecola biatomica), poiché il peso atomico è ''14'', ''M=28 kg''.

 

È facile quindi calcolare il peso della kg-mol, noti i pesi atomici dei costituenti la molecola è facile calcolare il peso molecolare dei miscugli note le percentuali dei componenti.

 

===I gas reali e la viscosità===

La legge pv=J R T è tanto più verificata quanto più il gas è lontano dalle condizioni critiche, cioè quanto più alta è la temperatura e moderata la pressione; per i valori che questi parametri assumono nelle macchine termiche la legge di Boyle-Mariotte rappresenta una eccellente approssimazione così come mostrano i risultati sperimentali.

 

 

Partendo da queste considerazioni ''[[w:Van der Waals|Van der Waals]]'' arrivò alla celebre equazione che porta il suo nome:

Il gas ideale è concepito privo di attrito interno, di viscosità; in realtà i gas sono dotati di viscosità, viscosità che si manifesta quando strati di gas a contatto posseggono velocità relative; per convincersi di questo, si rammenti che un gas è formato con molecole in continua agitazione con velocità distribuite secondo la legge del caso; quando due strati a contatto hanno velocità globali relative diverse, si ha scambio di molecole tra essi proprio per effetto dell'agitazione intrinseca; lo strato a velocità maggiore riceve molecole con velocità più piccole e viceversa; ne nasce per questo fatto un frenamento reciproco con conseguente dissipazione della loro energia meccanica che viene trasformata in calore.

 

 

::::::<math>\ {f\over l^2}\times l\times {t\over l}={f\times t\over l^2}</math>.

 

gioca un ruolo importantissimo nei fatti fluidodinamici.

 

===Alcuni risultati importanti della teoria cinetica dei gas===

 

Il numero '''N''' è cira '''6,0210×10²³''' per '''kg/mol'''.

 

===La velocità del suono===

 

#a 273 K; V_s ≅340 m/s ≅1200 km/h

#a -55 °C = 218 K (stratosfera), V_s≅300 m/s≅1080 km/h.

 

Resta confermato quindi che la velocità di propagazione delle perturbazioni di piccola ampiezza in seno a un gas sono legate allo stato di agitazione delle molecole e quindi alla radice quadrata della temperatura assoluta.

 

Per definizione si chiama numero di '''Mach''' e lo si indica con '''M''' il rapporto tra la velotità relativa di un corpo in un gas e la velocità del suono nello stesso gas nelle condizioni di stato non perturbate dalla presenza del corpo stesso.

 

 

Si defisce N° di Mach locale, Mach_loc, il rapporto tra la velocità locale del suono per le condizioni del gas nel posto considerato. Si avrà quindi in certi posti '''M_loc>1''' mentre '''M''' è ancota <1. La velocità '''V''' di traslazione del corpo, alla quale corrisponde per una certa incidenza per la prima volta in un posto qualsiasi '''M_loc=1''', è detta velocità critica.

 

===L'atmosfera tipo===

 

::::::<math>\ {\rho_z\over \rho_0 }=(1-0,00002257 Z)^{4,257}</math>

::::::<math>\ {p_z\over p_0}=(1-0,00002257 Z)^{5,527}</math>

 

Da quota 11.000 a 20.000 metri la temperatura si assume costante (atmosfera isoteerma); '''t= -55 °C'''. Con questa condizione si trova (con log. decimali)

 

::::::<math>\ log \frac{\rho_z}{\rho_{11.000}}=log\frac{p_z}{p_{11.000}}=-\frac{Z-11.000}{14.600}</math>

::::::<math>\frac{\rho_z}{\rho_{11.000}}=\frac{p_z}{p_{11.000}}=e^-{\frac{Z-11.000}{6320}}</math>

 

 

Si riportano alcuni dati concreti per la pressione, la densità e le temperature effettive e relative.

 

{| class="wikitable"

|-

| 20000 ||556 || 0,054 || 0,009 || 0,072 || 218,0 || 0,756

 

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