چرا دود در هوا بالا می رود؟

مدیران انجمن: parse, javad123javad

نمایه کاربر
mrfane

محل اقامت: تهران

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۰/۹/۲۴ - ۰۰:۰۵


پست: 814

سپاس: 550

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط mrfane »

استیو جابز جان! اعداد را مقایسه کن:
- چگالی دود سیگار: 1.12 (متسطی از همه مواد داخل دود)
- چگالی هوا در دمای 15 درجه و فشار یک جو: 1.225
موضوع ایه که دود کربن نیست؛ مواد آلی مختلفی هست. کربن خالص نیست که شما چگالی الماس یا گرافیت یا گرافین را براش استفاده کنی.
اگر بی ربط جواب می دهم، شاید سؤال را درست نفهمیده باشم.
آنچه دانه را شکافت، آن خدای من است.

dr.amir

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۱/۸/۱۸ - ۱۵:۴۶


پست: 76

سپاس: 19

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط dr.amir »

نوری نیرو نوشته شده:...
..

چگالی کربن از اکسیژن و هیدروژن بیشتر ولی چرا دود زگال( زغال) که از کربن است در هوا بالا می رود و در پایین هوا آرام نمی گیرد؟
به مسائل پیچیده نگاه نکن آقا. تو راهنمایی بود اگر اشتباه نکنم جریان همرفت و خوندیم. طبق جریان همرفت هوای گرم میره بالاتر. حالا دود زغال هوای غلیظ و گرم هستش که هم دیده میشه هم بالا میره.

نمایه کاربر
غلامعلی نوری

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۱/۴/۲۰ - ۰۸:۵۱


پست: 1196

سپاس: 885

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط غلامعلی نوری »

dr.amir نوشته شده:
نوری نیرو نوشته شده:...
..

چگالی کربن از اکسیژن و هیدروژن بیشتر ولی چرا دود زگال( زغال) که از کربن است در هوا بالا می رود و در پایین هوا آرام نمی گیرد؟
به مسائل پیچیده نگاه نکن آقا. تو راهنمایی بود اگر اشتباه نکنم جریان همرفت و خوندیم. طبق جریان همرفت هوای گرم میره بالاتر. حالا دود زغال هوای غلیظ و گرم هستش که هم دیده میشه هم بالا میره.
دود زغال هوای غلیظ و گرم هستش ؟؟ smile029

هوا مگر آمیزه ای از21 درسد اکسیژن و 78 درسد هیدروژن نیست چجور شد یکباره هوا شد کربن ناب ؟؟؟؟

امیراحسان

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۲/۵/۱۰ - ۱۹:۵۷


پست: 28

سپاس: 27

جنسیت:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط امیراحسان »

به نام خدا كه ما با قطره اي از علمش چه كيف ها كه نمي كنيم
دوستان سلام
ديدم يكي از كاربراي گرامي پست گذاشته چرا دود بالا مي ره؟
ابتدا از ايشان تشكر مي كنم.حالا مطلبي را از كتاب فيزيك براي سرگرمي نوشته ي ياكوب ايسيدورويچ پرلمان ترجمه ي آقا ي احسان قوام زاده بيان مي كنم.
يك سيگار مشتوك دار(فيلتر دار) را از هر دو سر روشن مي كنيم.از هر دو طرف دود مي كند.قسمت عجيب اين آزمايش از اين جا شروع مي شود
كه دودي كه از سر سيگار خارج مي شود به بالا ميرود و دودي كه از قسمت فيلتر دار خارج مي شود به سمت پايين حركت مي كند!!!!!!!!!
ظاهرا دودي كه از هر دو طرف خارج مي شه يه دود است.سوال اين است چه اتفاقي افتاده؟مي خواستم جوابش را همين الان بگذارم مامانم گفت دست نگهدار بچه ها يه خورده فكر كنند و از نظر فيزيكي تحليلش كنند تا موضوع را بعد از فهميدن پاسخ بهتر به خاطر بسپارند.منم گفتم چشم. جوابش را كه خيلي ساده است و شايد دو خط هم نباشه ميگذارم smile015 smile018 smile015
ولي تا اون موقع جوابي كه به نظرتون درست هست را بيان كنيد.ببينيم تحليل شما از اين موضوع چيه ؟
با تشكر

dr.amir

عضویت : پنج‌شنبه ۱۳۹۱/۸/۱۸ - ۱۵:۴۶


پست: 76

سپاس: 19

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط dr.amir »

نوری نیرو نوشته شده:
dr.amir نوشته شده:
نوری نیرو نوشته شده:...
..

چگالی کربن از اکسیژن و هیدروژن بیشتر ولی چرا دود زگال( زغال) که از کربن است در هوا بالا می رود و در پایین هوا آرام نمی گیرد؟
به مسائل پیچیده نگاه نکن آقا. تو راهنمایی بود اگر اشتباه نکنم جریان همرفت و خوندیم. طبق جریان همرفت هوای گرم میره بالاتر. حالا دود زغال هوای غلیظ و گرم هستش که هم دیده میشه هم بالا میره.
دود زغال هوای غلیظ و گرم هستش ؟؟ smile029

هوا مگر آمیزه ای از21 درسد اکسیژن و 78 درسد هیدروژن نیست چجور شد یکباره هوا شد کربن ناب ؟؟؟؟
شرمنده من نباید از هوا استفاده میکردم که این نسبتها بیاد تو ذهنت اما اگر دود حاصل از زغال و آنالیز کنی اینایی که نوشتی توش نیست شاید اصلا نوشتن هوا اشتباه بود همون دود بهترین هست. ترکیبات دود اصلا مثل هوا نیست دود حاصل از زغال فقط کربن یا درصدی اکسیژن داره اما حالا دود حاصل از سیگار و نمیدونم اما قاعدتا باید فرق کنه چون اونجا کربن نمیسوزه نیکوتین میسوزه که نمیدونم تو ترکیبات دود سیگار چیا هست. به نظرم حرکت این دود بسته به ماده ای که توش استفاده میشه فرق کنه این نظرمو شدید قبول دارم بنا به متنی که دوستمون احسان نوشته.

نمایه کاربر
غلامعلی نوری

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۱/۴/۲۰ - ۰۸:۵۱


پست: 1196

سپاس: 885

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط غلامعلی نوری »

از نگاه من تا کنون جناب مارفان دانشپذیر ترین پاسخ رو داده دیگران هم رنجه فرموده و پاسخی نوشته اند پس دست مریزاد بهمه

نمایه کاربر
*شارش*

نام: فاطمه غمكده

محل اقامت: بلبلان

عضویت : دوشنبه ۱۳۹۱/۶/۲۰ - ۱۱:۳۰


پست: 1076

سپاس: 595

جنسیت:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط *شارش* »

نوری نیرو نوشته شده:از نگاه من تا کنون جناب مارفان دانشپذیر ترین پاسخ رو داده دیگران هم رنجه فرموده و پاسخی نوشته اند پس دست مریزاد بهمه
میگم در برابر پستتون چیزی نگم،اما میبینم این زبون یه جا ساکن نمیشه smile034
قرار نیست که همه اینجا دانشپذیر جواب بدن........بر حسب فهمیده هاشون بر حسب آموخته هاشون جواب میدن.........به نظر من همه اندیشمند و گیتیکدان هستن که خودشون رو مُجاب میکنن که تو این جستار،پست بذارن
و من از همشون چه اونایی که درست یا احیاناً اشتباه دادن ممنونم smile124

اندیشمند1

نام: سعید

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۱۱/۲۸ - ۱۵:۲۶


پست: 1



Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط اندیشمند1 »

از تمام دانشمندای گرامی مچکرم که در مورد گرما صحبت کردین 😂
ولی شما همیشه برای جواباتون دنبال سخت ترین راه حل هستین
جواب مربوط میشه به اختلاف فشار
همیشه ماده تمایل داره از جایی که فشار بیشتر داره به سمت فشار کمتر حرکت کنه
با توجه به اینکه میدانیم فشار با ارتفاع کمتر میشود
پس دود از جای با فشار بیشتر به سمت بالا که فشار کمتری دارد حرکت میکند
مثال این قضیه لوله بخاری هست
که همیشه دود حاصل از احتراق به دلیل اختلاف فشار به سمت بالا حرکت میکند

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط rohamavation »

چگونه دود در هوا حرکت می کند و چگونه می توان آن را هدایت کرداین مورد در نوع معادله استاندارد همرفت-انتشار وجود دارد:
$\frac{\partial C}{\partial t} + \vec{u} \cdot \nabla C= D \nabla^2 C$
جایی که C غلظت دود است و D ضریب انتشار دود است.
گرچه ممکن است هوا در ابتدا راکد باشد ، اما به دلیل اثرات شناوری به حرکت در می آید ، بنابراین سرعت هوای غیر صفر$ \vec{u}$ می دهد و باعث گسترش انتشار دود می شود. دود اتش دمای بالاتری نسبت به محیط اطراف دارد و باعث می شود چگالی کمتری داشته باشد و همین امر باعث افزایش آن می شود. با بالا رفتن ، خنک می شود و همین امر باعث کاهش نیروی خالص روی بسته دود می شود. در همان زمان دود گرمتر از پایین به دودی که راکدتر است برخورد می کند. این معمولاً همان چیزی است که می بینید وقتی دود مستقیم از اتش می آید اتفاق می افتد.تفسیر فیزیکی معادله حرکت$\frac{D\vec{u}}{Dt}=-\nabla\Phi-\frac{1}{\rho}\nabla p-\vec{f}\times\vec{u}. $تفسیر انتشار دود $ \begin{aligned}& \rho \frac{\partial k}{\partial t}+\rho (\vec{u}\cdot \nabla )k = \nabla \cdot \biggl[ \biggl(\mu +\frac{\mu _{T}}{\sigma _{k}} \biggr) \biggr] \nabla k + P_{k} - \rho \epsilon , \\ \end{aligned}$و $\begin{aligned}& \rho \frac{\partial \varepsilon }{\partial t}+\rho (\vec{u}\cdot \nabla )\varepsilon = \nabla \cdot \biggl[ \biggl(\mu +\frac{\mu _{T}}{ \sigma _{\varepsilon }} \biggr) \biggr] \nabla \varepsilon + C_{\varepsilon _{1}}\frac{\varepsilon }{k}P_{k}-C_{\varepsilon _{2}} \rho \frac{ \varepsilon ^{2}}{k}, \end{aligned} $که در آن ρ ، u k ، k ، ε و c متغیرهای ناشناخته هستند ، α ضریب انتشار CO2 را نشان می دهد ، و F و S به ترتیب نشان دهنده نیروی جسم و منبع آلودگی هستند و μe و Pk ویسکوزیته موثر و تولید انرژی جنبشی متلاطم ، که به ترتیب توسط$\begin{aligned}& \mu _{e}=\mu +\mu _{t}\quad \mbox{with } \mu _{t}=\rho C_{\mu }k^{2}/\varepsilon ,\quad \mbox{and} \\& P_{k}=\mu _{t} \bigl(\nabla \vec{u}: \bigl(\nabla \vec{u}+(\nabla \vec{u})^{T}\bigr) \bigr). \end{aligned} $و$\begin{aligned}& \mu _{e}=\mu +\mu _{t}\quad \mbox{with } \mu _{t}=\rho C_{\mu }k^{2}/\varepsilon ,\quad \mbox{and} \\& P_{k}=\mu _{t} \bigl(\nabla \vec{u}: \bigl(\nabla \vec{u}+(\nabla \vec{u})^{T}\bigr) \bigr). \end{aligned}$معادلات دینامیک سیالات در گرانش صفر چگونه است جاذبه به عنوان یک اصطلاح منبع در معادلات عمل می کند ، و یک اصطلاح منبع در معادلات انرژی و حرکت است. معادله حفاظت جرم توسط گرانش اصلاح نمی شود. بنابراین ، با نگاهی به معادله حرکت با گرانش ، ما باید$\frac{\partial \rho u_i}{\partial t} + \frac{\partial \rho u_i u_j}{\partial x_j} = -\frac{\partial p}{\partial x_i} + \mu \frac{\partial^2 u_j}{\partial x_i x_j} + \rho g_i $که در آن$g_i$ component بردار شتاب جاذبه در جهت یکم است. ، بردار شتاب جاذبه به عنوان $(0,-9.81,0)$خواهد بود ، و بنابراین فقط معادله مومنتوم y تأثیر می گذارد.
بدون جاذبه ، این اصطلاح فقط از بین می رود و معادله شما این است:$ \frac{\partial \rho u_i}{\partial t} + \frac{\partial \rho u_i u_j}{\partial x_j} = -\frac{\partial p}{\partial x_i} + \mu \frac{\partial^2 u_j}{\partial x_i x_j}$گرانش برای جریانهای طبقه ای مهم است. فرقی نمی کند که طبقه بندی ناشی از اختلاف دما باشد ، اختلاف رطوبت (H2O سبک تر از N2 باشد) یا اختلاف شوری. این شتاب جاذبه است که مسئول شناوری است. بدون جاذبه فشار هیدرواستاتیک و شناوری نداریمچه معادلاتی تغییر می کند؟ این به بهترین وجه در معادلات جریان تراکم پذیر برای تقریب Boussinesq ساده دیده می شود. شما دریافت می کنید
$\frac{\mathrm{d}\boldsymbol{u}}{\mathrm{d}t} =-\frac{\nabla p'}{\rho_{0}}+\nu\nabla^{2}\boldsymbol{u}+\frac{\rho - \rho_{0}}{\rho_{0}}\boldsymbol{g}.$
اصطلاح آخر مسئول نیرویی است که بر قسمتهای سبک و سنگین مایع وارد می شود. اگر g = 0 باشد ، این اصطلاح صفر است
تصویر

آرمان شریعتی

عضویت : چهارشنبه ۱۳۹۹/۱۲/۱۳ - ۰۳:۲۸


پست: 31

سپاس: 18

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط آرمان شریعتی »

اگه هر دودی رو مثلا دود سیگار یا زغال رو اگه تو یه کیسه فریزر محبوس کنیم و بگذاریم دماش به اندازه محیط شه و بعد درِ کیسه رو باز کنیم میبینیم دیگه دود بالا نمیره.
تا اونجا که یادم میاد فیلمهاشم هست تو اینترنت.

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط rohamavation »

خوب من هم گفتم به غلظت دود و ضریب انتشار و دمای دود و محیط و سرعت جریان هوای اطراف و سرعت انتشار دود یا گازو ویسکوزیته${\displaystyle F=\mu A{\frac {u}{y}}.}$ویسکوزیته یا لزجت یک سیال (مایع یا گاز)، میزان مقاومت آن را در مقابل جاری شدن بیان می‌کندرفتار سیال در یک جریان به دو مشخصه ذاتی آن، یعنی «چگالی» (Density) و «ویسکوزیته» (Viscosity) بستگی دارد$F=\frac{F}{A}=\eta(T)\frac{\Delta v}{\Delta x}$آیا شیب سرعت یک مایع چسبناک همگن ثابت است؟$\begin{align*}
\frac{F}{A} =\mu\frac{du}{dz}
\end{align*}$جایی که F نیرویی است که به لایه بالایی سیال وارد می شود ، A سطح بین لایه های بالا و پایین سیال است ، μ ویسکوزیته سیال است و du / dz شیب سرعت سیال است. به طور کلی ، آیا شیب سرعت یک مایع چسبناک همگن ثابت است.این فرمول فقط در مورد سیال ثابت بریده شده بین دو صفحه (جریان پوزویل) قابل اعمال است ، در حدی که کرنش برشی کوچک باشد. در این حالت کرنش برشی به طور خودکار از نظر مکانی ثابت است. اگر کرنش برشی بزرگ باشد (یا مایع غیر نیوتنی باشد) در این صورت μ به کرنش برشی بستگی خواهد داشت.
گرانروی گاز در ، درجه حرارت بالا$\mu =\mu_o \frac{T_o+C}{T+C}\left(\frac{T}{T_o}\right)^{3⁄2}$,و$\lambda = \frac{\mu_o (T_o+C)}{T_o^{3/2}}$و$\mu = a + b \cdot \lambda \frac{T^{3/2}}{T+C} + cP$و$\mu = a + b \cdot \lambda \frac{T^{3/2}}{T+C} + cP$
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط rohamavation »

رابطه بین چگالی و دما نسبت معکوس دارد. تغییر در چگالی در تغییر دما و بالعکس منعکس خواهد شد
دود بالا می رود زیرا هوای گرم شده چگالی کمتری نسبت به هوای اطراف دارد. با بالا آمدن، به دلیل انبساط هوا، خنک شدن در اثر تابش هوای گرم شده، و حباب هوای اطراف به هوای دودی در حال افزایش، سرد می شود.
کدام معادله رفتار دود ناشی از پخش شدن دود را توصیف می کند؟ آیا "نشر" است؟
آیا تکنیک یا وسیله ای وجود دارد که بتوانم از آن استفاده کنم یا بسازم که به من امکان می دهد جهت حرکت دود را کنترل کنم؟ چیزی شبیه جاروبرقی که تمام دود را می مکد حتی اگر دور باشد.
این در معادله استاندارد نوع همرفت- انتشار پوشش داده شده است:
$\frac{\partial C}{\partial t} + \vec{u} \cdot \nabla C= D \nabla^2 C$
جایی که C غلظت دود و D ضریب انتشار دود است.
در حالی که ممکن است هوا در ابتدا راکد باشد، به دلیل اثرات شناوری حرکت می کند، در نتیجه مقداری سرعت هوا غیر صفر به u داده می شود و انتشار دود را افزایش می دهد. دود سیگار دارای دمای بالاتری نسبت به محیط اطراف است که به آن چگالی کمتری می دهد که باعث افزایش آن می شود. همانطور که بالا می رود، خنک می شود، که همچنین نیروی خالص روی بسته دود را کاهش می دهد. در عین حال دود داغتر از پایین به دودی که راکدتر است برخورد می کند. زمانی که دود مستقیماً بیرون می آید، این همان چیزی است که می بینید..I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
smile072 smile072 رهام حسامی ترم هفتم مهندسی هوافضا
آخرین ویرایش توسط rohamavation پنج‌شنبه ۱۴۰۱/۶/۳۱ - ۱۰:۰۰, ویرایش شده کلا 1 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط rohamavation »

آیا کسی می تواند این پدیده را برای من توضیح دهد؟
دود خارج شده از سیگار در یک بطری آب با اندازه متوسط (ساخته شده از شیشه، با مقدار کمی آب در آن، از نظر فنی مرطوب) دمیده می شود. با این حال، بدون کلاه، دود خارج نمی شود (رفتار مورد انتظار در مورد من). بطری را به سمت پایین چرخاندم و دود از آن خارج شد.
چرا این اتفاق می‌افتد؟ فکر می‌کردم عنصر گازی/بخار تمایل به حرکت به سمت بالا دارد.دود از ذرات کوچک عمدتا کربنی با اندازه زیر میکرومتر تشکیل شده است، اما این ذرات هنوز به اندازه کافی بزرگ هستند که حاوی اتم های زیادی باشند. بنابراین وزن ذرات موثر بسیار بیشتر از وزن هوا است و دود به جای بالا آمدن در هوای سبک تر تجمع می یابد.
دود فقط زمانی بلند می شود که به اندازه کافی گرمتر از هوای اطراف باشد.
وجود آب احتمالاً بی اهمیت است، اما ممکن است خنک شدن دود را بهبود بخشد. همچنین مقداری از دود در آب برطرف می شود.دود سیگار از حدود 5 درصد ذرات معلق تشکیل شده است که چگالی تر از هوا است.
در حین روشن کردن سیگار من خودم تا حد مرگ متنفرم از هر نوع دود متوجه شدم که جریان دودی که از آن خارج می شود، ابتدا به سمت بالا می رود، در یک جریان آرام، سپس حدود 10 سانتی متر بالاتر، حرکت آشفته می شود. سوال من این است که چرا چنین می شود؟ (به ساده ترین شکل ممکن) و نام آن پدیده چیست؟نام آن پدیده چیست؟
این پدیده تلاطم نامیده می شود.
چرا این اتفاق می افتد؟ (به ساده ترین شکل ممکن)
هوای اطراف سردتر و متراکم تر از دود است، بنابراین نیروی شناور بر دود بزرگتر از وزن آن است. از این رو، شتاب خالص به سمت بالا اشاره می کند و سرعت آن در حال افزایش است. دود داغ در هوای سرد با همان اصل یک بالون با هلیوم داغ بالا می رود.
قسمت میانی دود گرمتر از قسمت بیرونی است بنابراین شتاب بیشتری دارد و سریعتر سرعت می گیرد. وقتی به سمت لبه های دود می روید، سرعت با سرعت هوای اطراف برابر می شود. این حرکت نسبی باعث ایجاد اصطکاک سیال می شود و ویسکوزیته سیال با اثری که می تواند از تلاطم در جریان سیال جلوگیری کند، خنثی می کند.
یک عدد ی بعد (نشانگر) به نام عدد رینولدز وجود دارد که می تواند پیش بینی کند جریان سیال آرام (پایا) یا آشفته خواهد بود.
$Re = \rho u L / \mu = u L / \nu$
که ρ چگالی سیال است، u سرعت جریان، μ و ν به ترتیب ویسکوزیته دینامیکی و سینماتیکی هستند، و L بعد خطی مشخصه است. در مقادیر کم Re جریان به آرامی و در مقادیر زیاد متمایل به آشفته است.
توجه داشته باشید که عدد رینولدز علم دقیقی در پیش بینی جریان سیال نیست. جریان سیال به طور کلی آشفته است و تغییرات بسیار جزئی در شرایط می تواند منجر به جریان بسیار متفاوت شود. با این وجود، به طور گسترده ای به عنوان یک راهنمای مهم برای پیش بینی جریان سیال استفاده می شود.
چگونه می توان این پدیده حلقه دود دینامیکی سیال را توضیح داد؟
معادلات دینامیک سیالات ناویر-استوکس، همانطور که سر ویلیام تامسون (یا لرد کلوین) پیش بینی کرد، گفت:
هنگامی که دو حلقه دود در یک جهت، با سرعت یکسان، پشت سر هم حرکت می کنند، حلقه "پیشرو" کند می شود و بزرگ می شود، در حالی که حلقه "پیرو" کوچکتر می شود و سرعت می گیرد و از حلقه عبور می کند. در جلو، و این اتفاق می افتد تا زمانی که آنها محو شوند. به طور تجربی توسط کلوین ثابت شد.
هنگامی که دو حلقه دود به سمت یکدیگر حرکت می کنند، به جای اینکه در یک آشفتگی دودی با هم برخورد کنند و از بین بروند، در واقع کند می شوند و بزرگ می شوند، هرگز به هم نمی رسند، فقط بزرگتر می شوند تا زمانی که محو شوند. به طور تجربی توسط کلوین ثابت شد.
سوالات من:
پدیده شماره 1 چگونه اتفاق می افتد؟
پدیده شماره 2 چگونه اتفاق می افتد؟
هنگامی که طوفان ها در مجاورت یکدیگر قرار دارند، مراکز آنها به صورت گردبادی (در جهت خلاف جهت عقربه های ساعت در نیمکره شمالی و در جهت عقربه های ساعت در نیمکره جنوبی) حدود یک نقطه بین این دو سیستم به دلیل گردش بادهای گردابی آنها دور یکدیگر خواهند چرخید. این دو گرداب به یکدیگر جذب می‌شوند و در نهایت به نقطه مرکزی می‌پیوندند و ادغام می‌شوند. در مورد اینکه آیا این امر به دلیل قسمت واگرای باد یا فرارفت گردابی است، توافق نشده است. هنگامی که اندازه دو گردابه نابرابر باشد، گرداب بزرگتر تمایل به تسلط بر تعامل دارد و گرداب کوچکتر دور آن می چرخد. این اثر به نام ساکوهی فوجی‌وهارا، نام‌گذاری شده است.
تفسیر من این است: دو حلقه را در نظر بگیرید که به صورت هم محور در جهت x مثبت حرکت می کنند و حلقه های آنها در صفحات y (حلقه A در مقابل حلقه B) حرکت می کنند. ذرات موجود در هر دایره حلقه (چاق شده) به گردش در می آیند و هوا را در جلوی آن پخش می کنند گردش های A B را مجبور به گسترش و بزرگ شدن می کند (بصری به بردارهای مجاور A نگاه کنید). سپس A حرکت می کند و این تکرار می شود، زیرا گردش B اکنون A را گسترش می دهد.
در اینجا حلقه A در جهت x مثبت و B در جهت x منفی در حال حرکت است. گردش های مربوطه آنها به یکدیگر کشیده می شود و آنها را تا زمانی که در حالت استراحت به هم می رسند و محو می شوند کند می کند.
در اینجا مقالات مستقیم بیشتری وجود دارد:
نکته ای در مورد جهش بین حلقه های گرداب کواکسیال در اعداد رینولدز پایین
برهمکنش دو حلقه گردابی که در امتداد یک محور تقارن مشترک حرکت می کنند
اولین پدیده جفت گردابی نام دارد. این در هر دو جریان 2D و 3D رخ می دهد. هنگامی که دو گرداب مجاور در یک جهت می چرخند، گردش آنها باعث می شود که آنها به دور یکدیگر بچرخند تا زمانی که ادغام شوند. آنچه احتمالاً با حلقه های دود اتفاق می افتد این است که حلقه دوم قوی تر از حلقه اول است، جریان آن باعث می شود که حلقه اول با نزدیک شدن به اندازه آن افزایش یابد. بسته به موقعیت ها و نقاط قوت آنها، یا ادغام می شوند یا برای مدتی با یکدیگر تعامل خواهند داشت...
پدیده ای آنالوگ در گردش جوی وجود دارد به نام اثر فوجی وهارا..I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
smile072 smile072 رهام حسامی ترم هفتم مهندسی هوافضا
آخرین ویرایش توسط rohamavation پنج‌شنبه ۱۴۰۱/۶/۳۱ - ۱۰:۰۱, ویرایش شده کلا 1 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط rohamavation »

دود چگونه در هوا حرکت می کند و چگونه می توان آن را هدایت کرد؟
فرض کنید یک اتاق دربسته است که دو نفر در آن هستند و فقط یکی از آنها سیگار می کشد.
کدام معادله رفتار دود ناشی از پخش شدن سیگار را توصیف می کند؟ آیا "نشر" است؟ اگر چنین است، چه پارامترهایی وجود دارد؟
آیا تکنیک یا وسیله ای وجود دارد که بتوانم از آن استفاده کنم یا بسازم که به من امکان می دهد جهت حرکت دود را کنترل کنم؟ چیزی شبیه جاروبرقی که تمام دود را می مکد حتی اگر دور باشد.این در معادله استاندارد نوع همرفت- انتشار پوشش داده شده است:
$\frac{\partial C}{\partial t} + \vec{u} \cdot \nabla C= D \nabla^2 C$
جایی که C غلظت دود و D ضریب انتشار دود است.
در حالی که ممکن است هوا در ابتدا راکد باشد، به دلیل اثرات شناوری حرکت می کند، در نتیجه مقداری سرعت هوا غیر صفر به u⃗ داده می شود و انتشار دود را افزایش می دهد. دود سیگار دارای دمای بالاتری نسبت به محیط اطراف است که به آن چگالی کمتری می دهد که باعث افزایش آن می شود. همانطور که بالا می رود، خنک می شود، که همچنین نیروی خالص روی بسته دود را کاهش می دهد. در عین حال دود داغتر از پایین به دودی که راکدتر است برخورد می کند. زمانی که دود مستقیماً از سیگار بیرون می آید، این همان چیزی است که می بینید.
اثر جرم بر فشار گاز
من می دانم که PV=nRT و این معادله جرم را در نظر نمی گیرد. با این حال، $P=Force/Area.$ و وزن نیرویی است که برابر با میلی گرم است.
آیا فشار گاز به جرم گاز مصرفی بستگی دارد؟ برای مثال اگر 1 مول گاز هیدروژن (1 گرم) و 1 مول گاز رادون (222 گرم) داشته باشید، فشار برای هر دو متفاوت خواهد بود، حتی اگر تعداد ذرات یکسان باشد، یعنی عدد آواگادرو.
من می دانم که PV=nRT و این معادله جرم را در نظر نمی گیرد. با این حال P نیز $\mathrm P =Force/Area$است. و وزن نیرویی است که برابر با mg است."
در یک لایه افقی بسیار نازک گاز، کشش گرانش روی خود لایه به سختی بر فشار آن تأثیر می گذارد. اما اگر یک "ستون" گاز در بالای لایه وجود داشته باشد، وزن ستون در واقع افزایش می یابد - یا حتی به طور کامل مسئول - فشار در لایه خواهد بود.
این دلیل اصلی کاهش فشار اتمسفر در ارتفاعات فزاینده است - گاز کمتری وجود دارد، کشش گرانش را تجربه می کند، و در نتیجه وزن کمتری قابل تحمل است!
با این حال، از بقیه سوال شما به نظر می رسد که اثرات گرانشی نگرانی واقعی شما نیست، بنابراین، با فرض اینکه گاز در ظرفی محبوس شده است که خیلی بلند نیست، اجازه دهید
"آیا فشار گاز به جرم گاز مورد استفاده بستگی دارد؟"
به طور کلی، بله، این اتفاق می افتد، اما اگر فشار را به دلیل تعداد مول یکسان در یک دما مقایسه کنید، نه - حتی اگر جرم مولکولی گازها متفاوت باشد. درس این است:
هنگامی که یک متغیر (در این مورد فشار) به بیش از یک متغیر دیگر بستگی دارد، همیشه باید دقیقاً در نظر بگیرید که کدام متغیرها ثابت نگه داشته می شوند.
ما می‌توانیم این اصل را برای پاسخ به آخرین سؤال شما در نظر بگیریم: "همچنین آیا رابطه ای بین چگالی و فشار گازها وجود دارد؟"
از آنجایی که داریم
است$pV=\frac{\rho V}{M_{\text{mol}}}RT\ \ \ \ \ \ \text{that is}\ \ \ \ \ \ \ p=\frac{\rho}{M_{\text{mol}}}RT$
بنابراین برای گازی با جرم مولکولی معین در دمای معین فشار متناسب با چگالی است. آیا این کار انجام خواهد شد؟
چگالی مولکول های گاز ایده آلاز قانون بویل، در فشار بسیار پایین (0← P)، تقریب خوبی برای گازهای واقعی به عنوان گازهای ایده آل است.
قانون بویل بیان کرد که P∝1V
بنابراین من فکر می کنم که وقتی P→0، V→∞، سپس با چگالی = m/V، ظاهراً چگالی مولکول های گاز ایده آل باید به طور نامحدود کوچک باشد (چگالی → 0)
با این حال، به نظر می رسد چگالی یک مقدار قابل اندازه گیری است و در محاسبات گازهای ایده آل دخیل است. سپس می توانم بپرسم که چرا به طور نامحدود کوچک نیست اما یک مقدار قابل اندازه گیری است؟من فکر می کنم مشکل ممکن است این باشد که شما چگالی مولکول های گاز را با چگالی ماده ترکیب می کنید.
خود مولکول های گاز ایده آل به عنوان ذرات نقطه ای بدون ابعاد در نظر گرفته می شوند، در حالی که اگر عنصر حجمی را در داخل ظرف گاز ایده آل قرار دهیم، چگالی متوسطی دارد. اساساً، چگالی که با قانون گاز ایده آل استفاده می کنیم، چگالی مولکول واقعی نیست، بلکه جرم کل همه این ذرات نقطه ای در ظرف بر حجم کل ظرف تقسیم می شود.
فکر کردن به آن به نوعی ایده عجیبی است زیرا آنها نقطه ای هستند اما در عین حال می گوییم که آنها به نوعی در فضا توزیع شده اند و همچنین به منطقه ای که در آن پخش شده اند (کل ظرف) جرم می دهند.قانون بویل فقط زمانی اعمال می شود که دما و جرم گاز ثابت باشد. بنابراین به وضوح هنگامی که فشار کاهش می یابد و حجم با همان جرم (تعداد ذرات یکسان) افزایش می یابد، چگالی کاهش می یابد..I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
smile072 smile072 رهام حسامی ترم هفتم مهندسی هوافضا
آخرین ویرایش توسط rohamavation پنج‌شنبه ۱۴۰۱/۶/۳۱ - ۱۰:۰۱, ویرایش شده کلا 1 بار
تصویر

نمایه کاربر
rohamavation

نام: roham hesami radرهام حسامی راد

محل اقامت: 100 مایلی شمال لندن جاده آیلستون، لستر، لسترشر. LE2

عضویت : سه‌شنبه ۱۳۹۹/۸/۲۰ - ۰۸:۳۴


پست: 3222

سپاس: 5492

جنسیت:

تماس:

Re: چرا دود در هوا بالا می رود؟

پست توسط rohamavation »

آیا در گاز ساکن با گرادیان دما، گرادیان فشار وجود دارد؟
گازی را با معادله ایده آل حالت$P = n k_{\rm B} T$، در یک ظرف مستطیلی ثابت با دو دیواره متقابل که در دماهای مختلف نگهداری می شود، در شرایطی که سلول های همرفتی وجود ندارد و حالت پایدار به دست آمده است، در نظر بگیرید. این تنظیمی است که می‌توان از آن برای اندازه‌گیری هدایت حرارتی استفاده کرد.
آیا در چنین گازی گرادیان فشار وجود دارد؟
قبل از پاسخ دادن به "نه، موارد زیر را در نظر بگیرید. استدلال برای عدم گرادیان فشار این است که اگر هر لایه معینی از گاز وجود داشت، فشارهای متفاوتی در هر دو طرف داشت و بنابراین تحت یک نیروی خالص قرار می گرفت، بنابراین شتاب می گرفت تا شرایط ثابت نباشد. این شرط است
$P = \mbox{const} \Rightarrow n T = \mbox{const}$
در اینجا منظور ما از const مستقل از موقعیت و همچنین زمان است. با این حال، شار ذرات از یک لایه به لایه دیگر متناسب است
$n \bar{v} \propto n \sqrt{T}$
که در آن $\bar{v}$ میانگین سرعت است که متناسب با $\sqrt{T}$ محلی است، بنابراین برای کاهش این شار به صفر نیاز داریم
$n \sqrt{T} = \mbox{const}.$
(این مانند استدلال برای یکسان سازی افیوژن بین دو اتاق است که توسط دیواری با یک سوراخ کوچک از هم جدا شده اند.)
من فکر می کنم که در حالت ثابت، برای محفظه همانطور نمی توان یک شار خالص از ذرات وجود داشته باشد، زیرا ذرات نمی توانند به دیوارها نفوذ کنند، اما ممکن است یک گرادیان فشار وجود داشته باشد زیرا دیوارها می توانند آن را حفظ کنند. بنابراین من یک محاسبه دقیق تری از طریق نظریه جنبشی با توزیع ماکسول-بولتزمن وابسته به موقعیت انجام دادم و یک پاسخ میانی بین دو پاسخ فوق دریافت کردم.
$n T^\nu = \mbox{const}$
که در آن توان $\nu$ تقریباً 0.72 است.
اگر این درست است، پس استدلال به ظاهر غیرقابل انکار برای فشار یکنواخت چه اشکالی دارد؟ برعکس، اگر فشار یکنواخت است، استدلال من در مورد شار ذرات انتشاری چه اشکالی دارد؟
نکته اضافه شده: برای وضوح، می توانید فرض کنید که گرادیان دما در جهت عمودی است اگر بخواهید، اما من واقعاً موردی را می خواهم که گرانش کاملاً ناچیز باشد. شاید نباید به همرفت اشاره می‌کردم، اما می‌خواستم روشن کنم که در موقعیت مورد بحث هیچ جریانی در گاز وجود ندارد (این امر انتشار را رد نمی‌کند).
هیچ گرادیان فشاری وجود ندارد.
راه برای درک این موضوع یافتن یک راه حل ایستا برای معادله دینامیک سیالات است. معادله اویلر است
$\partial_t\vec{v}+(\vec{v}\cdot\vec{\nabla})\vec{v} = -\frac{1}{\rho}
\vec\nabla P.$
ما یک راه حل استاتیک بدون جریان سیال می خواهیم،$\vec{v}=0$. این بدان معنی است که$\vec{\nabla}P=0$ و فشار در سراسر سیال ثابت است. این نتیجه با تنش های اتلاف اصلاح نمی شود (معادله ناویر-استوکس)، زیرا اگر $\vec{v}=0$ تنش های اتلاف دهنده به طور خودکار صفر می شوند.
معادلات دینامیکی سیالات دیگر معادله تداوم و معادله بقای انرژی است. تداوم است
$\partial_t\rho + \vec\nabla (\rho\vec{v}) =0$
که اگر ρ ثابت باشد و $\vec{v}=0$ باشد خودکار است. بقا در انرژی جالب تر است. ما داریم
$\partial_t{\cal E}+\vec\nabla \cdot\vec\jmath_\epsilon = 0$
که در آن ${\cal E}$ چگالی انرژی و $\vec\jmath_\epsilon$ جریان انرژی است. از جمله هدایت حرارتی که داریم
$\vec\jmath_\epsilon = \vec{v}({\cal E}+P) -\kappa\vec\nabla T .$
برای حل ایستا $\vec\nabla\cdot \vec\jmath_\epsilon=0$. اگر $\vec{v}=0$ داریم $\nabla^2 T=0$ (با فرض اینکه κ تابعی از چگالی یا دما نیست، که کاملا درست نیست، اما یک تقریب معقول است). این بدان معناست که دما به صورت خطی با فاصله تغییر می کند.
در نهایت باید از معادله حالت استفاده کنیم. فشار با $P=P(\rho,T)$ داده می شود. در اینجا گاز ایده آل را $P=\rho T/m$ فرض می کنیم. از آنجایی که T به صورت خطی متفاوت است، $\rho$ باید به صورت $1/(const +x)$ تغییر کند. این با تداوم، معادله اویلر و بقای انرژی سازگار است.
در نهایت: آیا این با نظریه جنبشی سازگار است؟ باید چنین باشد، زیرا دینامیک سیالات را می توان از نظریه جنبشی استخراج کرد. اما ممکن است سوال شود که چگونه این اتفاق از نظر میکروسکوپی رخ می دهد.
در تئوری جنبشی چگالی سیال است
$\rho(x,t) = \int d^3p \, f_p(x,t)$
که در آن $f_p(x,t)$ تابع توزیع اجزاء تشکیل دهنده است (به عنوان مثال اتم ها). سرعت سیال است
$\vec{v} = \int d^3p \,\frac{\vec{p}}{m} \, f_p(x,t)$
و جریان انرژی است
$\vec\jmath_\epsilon = \int d^3p \,\frac{\vec{p}}{m} \frac{p^2}{2m}
\, f_p(x,t).$
در مورد حاضر ما به دنبال راه حلی هستیم که در آن T به صورت خطی با فاصله تغییر می کند، جریانی وجود ندارد، $\vec{v}=0$، و$\vec\jmath_\epsilon\sim \vec\nabla T$
این را می توان انجام داد، همانطور که در بسیاری از کتاب های درسی نظریه جنبشی نشان داده شده است. ترفند استاندارد این است که $f_p$ را به عنوان یک اغتشاش کوچک در توزیع Maxwell بنویسید
$f_p(x) = f_p^0(x) (1+\psi_p(x)), \;\;\;
f_p^0(x)=\exp\left(\frac{\mu(x)-p^2/(2m)}{T(x)}\right)$
و یک $\psi_p(x)$ را پیدا کنید که یک جریان انرژی تولید می کند، اما یک جریان ذره ای نیست. این $\psi_p$ از این شکل است
$\psi_p = (\vec{p}\cdot\vec{\nabla} T) \chi_p$
و باید $\chi_p$ را طوری ثابت کنیم که لحظه اول (که$\vec{v}$ را تعریف می کند) ناپدید شود، اما لحظه سوم (که جریان انرژی می دهد) ناپدید شود. این فقط یک تمرین در چند جمله‌ای متعامد است و $\chi_p$ متناسب با چند جمله‌ای لژاندر است.
توجه داشته باشید که $\psi_p$ معادله حالت را تغییر نمی دهد. تانسور فشار همسانگرد و $P=nT$ است. همچنین، ما می توانیم μ را طوری تنظیم کنیم که $\nabla\mu = (\partial \mu)/(\partial T)|_P \, \nabla T$، و فشار ثابت باشد.
در نهایت، ثابت کلی با درج این ansatz در معادله بولتزمن ثابت می شود. راه‌حل تفصیلی به شکل اصطلاح برخورد بستگی دارد، اگرچه تقریب‌های رایجی وجود دارد («زمان آرامش» یا فرم BGK)، که راه‌حل آن به‌راحتی به‌صورت تحلیلی یافت می‌شود. پاسخ این است که ansatz فرضی اضافی در حل مساله است و برای کمک به حل آن در نظر گرفته می شودداده شده در بالا، برای $\chi_p$ مناسب با لحظه اول ناپدید شدن، در واقع معادله بولتزمن را برآورده می کند، و عبارت برخورد فقط هدایت حرارتی را ثابت می کند. برای فرم BGK، یک نتیجه شناخته شده به دست می آید
$\kappa \sim \rho c_P \frac{\tau T}{m}$
که در آن $c_P$ گرمای ویژه است و$\tau$ زمان برخورد است.
: اگر میانگین مسیر آزاد با اندازه جعبه قابل مقایسه باشد چه اتفاقی می‌افتد؟ این به گازهای واقعی (مگر در فشار بسیار پایین) در ظروف ماکروسکوپی مربوط نیست، اما البته می توان آن را با استفاده از معادله بولتزمن در حد نادسن مطالعه کرد. این را می توان انجام داد، اما من گمان می کنم که جزئیات دقیقاً به آنچه در دیوارها اتفاق می افتد بستگی دارد. همچنین، بدون برخورد، متغیرهای ماکروسکوپی مانند فشار و دما دیگر به خوبی تعریف نمی شوند.
پاسخ بعدی وقتی پیشنهاد می‌کنید که گرادیان فشار نمی‌تواند با وضعیت پایدار مرتبط باشد، در اینجا یک فرض نادرست می‌کنید. وقتی در خانه در یک اتاق گرم نشده (یا به طور یکنواخت) نشسته اید، مطمئناً این حالت ثابت است (هوا حرکتی ندارد) اما در عین حال یک گرادیان فشار وجود دارد (همانطور که می توانید با رها کردن یک بالون هلیوم نشان دهید). در این مورد، گرادیان فشار به دلیل گرادیان چگالی ناشی از گرانش (شیب انرژی پتانسیل گرانشی) است. هر گرادیان دما که به آن اضافه شود منجر به تنظیم گرادیان چگالی می شود به طوری که گرادیان فشار دوباره با نیروی خارجی برابر می شود..I hope I have helped you in understanding the question. Roham Hesami, seventh semester
aerospace engineering
تصویر
smile072 smile072 رهام حسامی ترم هفتم مهندسی هوافضا
آخرین ویرایش توسط rohamavation پنج‌شنبه ۱۴۰۱/۶/۳۱ - ۱۰:۰۲, ویرایش شده کلا 1 بار
تصویر

ارسال پست