DEEL II mechanica van de fluida Flashcards
Wat zijn de eigenschappen van een vaste stof?
Vaste stoffen hebben een eigen volume en vorm en bieden weerstand tegen veranderingen.
Wat zijn de eigenschappen van een vloeistof?
Een vloeistof heeft geen vaste vorm, maar wel een constant volume en verzet zich tegen volume veranderingen.
Wat zijn de eigenschappen van een gas?
Een gas heeft geen vaste vorm en volume en biedt nagenoeg geen weerstand tegen veranderingen.
Wat is een fluïdum?
Een fluïdum is een stof die bij een constante temperatuur en druk een welbepaalde massa en volume heeft, maar geen vaste vorm.
Geef enkele voorbeelden van fluïda.
vloeistoffen, gassen, plasma, …
Welke kracht is verantwoordelijk voor de afstand tussen moleculen in een fluïdum?
Van der Waals krachten
Hoe zijn de Van der Waals krachten wanneer r< r0?
(waarbij r de afstand is tussen 2 moleculen)
De Van der Waals krachten zijn sterk afstotende krachten –> er zijn zeer grote uitwendige krachten nodig om het fluïdum samen te drukken. (zie grafiek p97)
Hoe zijn de Van der Waals krachten wanneer r>r0?
(waarbij r de afstand is tussen 2 moleculen)
De Van der Waalskrachten zijn zeer sterke aantrekkingskrachten, ze werken op zeer korte afstand. (zie grafiek p97)
Wat is de Brownse beweging en voor wat is hij verantwoordelijk?
Moleculen die zich op onregelmatige wijze verplaatsen in willekeurige richtingen. Bij een vloeistof zorgt dit voor diffusieverschijnselen.
Wat is de formule voor massadichtheid?
ρ= m/V (kg/m3)
Van wat is de massadichtheid afhankelijk?
De massadichtheid is enkel afhankelijk van de massa en het volume, temperatuur en druk hebben hier geen invloed.
Wat kan je zeggen over de dichtheid van vloeistoffen en gassen?
De dichtheid van vloeistoffen zijn opvallend veel groter dan die van gassen.
Bij welke temperatuur is de dichtheid van water het grootst? Wat heeft dit voor gevolgen?
Bij 4°C is de dichtheid van water het grootst. Bij elke ander temperatuur is de dichtheid dus lager. water zal dus eerst bevriezen aan de bovenkant aangezien de dichtheid van ijs lager licht dan die van water en het water zal altijd het warmst zijn vanboven aangezien die massadichtheid kleiner is dan water van 4 graden.
wat kan je zeggen over de vrije weglengte van vloeistoffen en gassen?
De vrije weglengte van gassen is veel gorter dan van vloeistoffen.
Wat kan je zeggen over de beweeglijkheid van vloeistoffen?
Vloeistoffen hebben een zeer grote beweeglijkheid. Onder invloed van uitwendige krachten kunnen ze zeer gemakkelijk over elkaar heen glijden ook al zijn ze o sterk tegen elkaar gedrukt.
Hoe werkt een kracht in op een fluïdum?
Een kracht kan alleen werken door een oppervlak, oppervlaktekracht.
Waarom moet bij een fluïdum in RUST de kracht altijd loodrecht op het oppervlak staan?
Als er een kracht zou inwerken evenwijdig met het oppervlak dan zal het Fluïdum beginnen glijden en is het niet meer in rust.
Wat is druk?
De druk p is de grootte van de normale kracht per eenheid van oppervlakte.
Formule druk (wanneer de druk hetzelfde is in alle punten van het oppervlak S)
p= F/S
Verklaar de formule van druk aan de hand van een voorbeeld.
Wanneer je een ballon zal indrukken met je vinger levert dit veel minder druk op dan wanneer je deze indrukt met een naald, omdat het oppervlakte waarmee je de kracht levert veel kleiner is.
Wat is de hydrostatische paradox?
De hydrostatische paradox toont aan dat een druk p op hoogte h onder het vloeistofoppervlak enkel afhankelijk is van de hoogte en niet van de vorm van het vat.
Formule hydrostatische paradox.
p= p0 + ρgh (enkel wanneer fluïdum in RUST is)
Wat kan je zeggen over diepte en druk?
Hoe dieper je gaat hoe hoger de druk.
Wat kan je zeggen over hoogte en druk?
Hoe hoger je gaat hoe lager de druk.
Leg uit: Het beginsel van Pascal
Wanneer er een uitwendige druk op een vloeistof in een gesloten vat uitgeoefend wordt, dan wordt deze druk onverminderd overgedragen naar elk punt in die vloeistof en op de wand van het vat.
Leg de toepassing van een hydraulische lift uit.
Wanneer er een uitwendige kracht inwerkt op de ene kant van de lift dan verplaatst dit drukverschil zich doorheen de lift (beginsel van Pascal) deze druk zorgt ervoor dat er daardoor een uitwendige kracht ontstaat aan de andere kant van de lift zodat er zaken naar boven geduwd kunnen worden.
Het beginsel van pascal leert ons ook dat, F1/A1 = F2/A2
Leg de wet van Archimedes uit.
Een lichaam dat (gedeeltelijk) ondergedompeld is in een fluïdum, wordt opgelicht met een kracht die gelijk is aan het gewicht van het verplaatste fluïdum.
Formule voor de opwaartse kracht
F = ρgV (waarbij ρ vloeistof en V lichaam)
(bij half ondergedompelde lichamen is dit het volume van het ondergedompelde deel of van de verplaatste vloeistof)
Formule voor de zwaartekracht in een fluïdum.
F = ρgV (waarbij ρ lichaam)
Wat kan je zeggen over de massadichtheid en de wet van Archimedes?
Een lichaam met een lagere massadichtheid dan het fluïdum waarin hij ligt zal drijven. Een lichaam met een hogere massadichtheid dan het fluïdum waarin hij ligt zal zinken.
(zie formules opwaartse stuwkracht en zwaartekracht)
Wat gebeurt er als het gewicht van het ondergedompelde lichaam groter is dan het gewicht van de verplaatste vloeistof?
Het lichaam zal zinken.
Wat gebeurt er als het gewicht van het lichaam lager ligt dan het gewicht van de verplaatste vloeistof?
Het lichaam zal stijgen.
Wat gebeurt er als het gewicht van het lichaam gelijk is aan het gewicht van de verplaatste vloeistof?
Het lichaam zal zweven.
Wanneer is een lichaam stabiel?
Wanneer het zwaartepunt van het lichaam lager ligt dan het zwaartepunt van de verplaatste vloeistof.
Wanneer is een lichaam onstabiel?
Wanneer het zwaartepunt van het lichaam hoger ligt dan het zwaartepunt van de verplaatste vloeistof.
–> er werken destabiliserende krachten op in
Wat is een stationaire stroming?
In een bepaald punt heeft elk deeltje dat er door gaat dezelfde snelheid ongeacht het tijdstip.
(bij lage snelheden)
Wat is een laminaire stroming?
Een stroming is laminair indien de naast elkaar liggende lagen vloeistof glijden over elkaar zonder elkaar te verstoren.
Wat is een turbulente stroming?
Bij een turbulente stroming ontstaan er lokale draaibewegingen van de vloeistofelementen.
Wat is een compressievrije stroming?
Bij een compressievrije stroming ontstaan er tijdens de stroming geen dichtheidsveranderingen (plaats en tijdsonafhankelijk!)
Wat is een samendrukbare stroming?
Een stroming waarvan de dichtheid met plaats en tijd kan veranderen –> GASSEN
Wat is een viskeuze stroming?
Een stroming waarin de wrijvingskrachten niet worden verwaarloosd. De snelheid in het midden van een fluïdum is veel sneller dan aan de wanden.
Wat is een niet viskeuze stroming?
Een niet-viskeuze stroming is een stroming waarin de tangentiële wrijvingskrachten verwaarloosd mogen worden.
Geef de formule voor de continuïteitsvergelijking.
ρ1A1v1 = ρ2A2v2
Leg de continuïteitsvergelijking uit.
De continuïteitsvergelijking geldt in een stationaire, laminaire en niet viskeuze stroming. Wanneer men die stroming bekijkt door een stroombuis dan moeten door punt 1 en punt 2 hetzelfde aantal deeltjes stromen. (wetende dat punt 2 smaller is dan 1) De massa door punt 1 is dus gelijk aan de massa in punt 2. De massa kunnen we ook beschrijven als ρAvt en deze is dus in beide punten gelijk. Wanneer we de massa dus bekijken in een klein tijdsinterval bekomen we de continuïteitsvergelijking.
Wet van behoud van massadebiet
ρAv = constant
Wet van behoud van volumedebiet
Av=constant
(compressievrije stroming)
Geef de formule voor de wet van Bernoulli
p + ρgy + 1/2ρv^2 = constant
Leg de wet van Bernoulli uit.
De wet van Bernouilli geldt in een ideaal fluïdum (stationaire, laminaire, compressievrije, niet-viskeuze stroming).
Aangezien er geen wrijving is geldt hier de stelling van arbeid en energie. We hebben 3 bijdragen:
1. arbeid geleverd door drukkracht A1p1
2. arbeid geleverd door drukkracht A2p2
3. arbeid geleverd door zwaartekracht
uit de stelling van arbeid en energie kan je dan de stelling afleiden
Wat als de snelheid 0 is in de vergelijking van Bernoulli?
p + ρgy = cconstant
statische druk is constant
Wat als de hoogte gelijk is aan nul in de vergelijking van Bernoulli?
p + 1/2ρv = constant
dynamische druk is constant
Wat stelt de vergelijking van Bernoulli voor?
De totale hoeveelheid energie per volume-eenheid
Wat gebeurt er wanneer het drukverschil toeneemt in een horizontale buis?
Het volumedebiet (snelheid van volume) zal ook toenemen (zie grafiek p141)
Wat gebeurt er wanneer de drukverschillen groter zijn dan de kritische waarde?
De wrijvingsweerstand stijgt met toenemend drukverschil, de laminaire stroming wordt omgezet in een turbulente stroming. Door dat de bewegingen minder geordend is zijn er grotere warmteverliezen.
Wat stelt de viscositeitscoëfficiënt voor?
Het is de maat voor de stroperigheid van een fluïdum.
Formule voor de snelheidsgradiënt
= vd/d (met d de afstand tot de onderste plaat)
Formule voor de kracht die nodig is om de bovenste plaat van een fluïdum te bewegen.
F = ηSvd
Wat is de schuifspanning?
De schuifspanning is een spanning die een materiaal vervormt zonder het volume te vervangen F/S
Gedrag van de viscositeitscoëfficiënt bij vloeistoffen.
De viscositeitscoëfficiënt daalt met toenemende temperatuur en is sterk temperatuurafhankelijk.
Gedrag van viscositeitscoëfficiënt bij gassen.
De viscositeitscoëfficiënt stijgt met toenemende temperatuur.
Wat is een Newtonvloeistof?
Bij deze vloeistoffen is de schuifkracht onafhankelijk van de afstand tot de bewegende platen, maw de viscositeitscoëfficiënt is onafhankelijk van de snelheid.
Leg de wet van Poiseuille uit.
Indien een niet samendrukbaar fluïdum laminair stroomt door een cilindervormige buis dan is de snelheid in elk punt van een doorsnede te berekenen EN kan de wrijvingsweerstand worden bepaald.
Formule wet van Poiseuille snelheid.
v(r) = (p A −pB)/4ηl * (R^2−r^2)
Formule wet van Poiseille volumedebiet
V = π (p A −pB)R^4/8ηl
(enkel voor laminaire stromingen)
formule wet van Poiseuille wrijvingsweerstand
RAB = R0 = 8ηl/πR^4
(DE STROMINGSWEERSTAND IS DUS CONSTANT)
Voor wat gebruiken we het getal van Reynolds?
Het getal van Reynolds bepaald of we te maken hebben met een laminaire of turbulente stroming.
Hoe weet men wanneer een laminaire stroming instabiel is?
Grote waarden <v> grote waarden R kleine waarden η</v>
Wanneer is een stroming laminair of turbulent?
Re<2000 –> laminair
re>3000 –> turbulent
alles daartussen is overgangsfase
Waarom kunnen de we hydrodynamica niet gebruiken voor de bloedsomloop?
- Bloed is geen homogene vloeistof maar een heterogeen mengsel bestaande uit plasma en bloedlichaampjes
- Het bloedstroomregime is niet continu, maar gepulseerd.
Van wat hangt de viscositeitswaarde van het bloed zeer sterk af?
De hematocrietwaarde
Wat is de hematocrietwaarde?
Het volumepercentage van de rode bloedcellen in het bloed
waarom neemt de viscositeit af in nauwe vaten?
Er ontstaat een asstroom van bloedcellen, deze neemt de bloedcellen me naar de as van de vaten waardoor er aan de randen alleen nog plasma is. In de as van de vaten is de snelheid het grootst.
Wat gebeurt er tijden de systole van het linkerventrikel.
Er wordt éénmaal per seconde een hoeveelheid bloed in de aorta gedreven waardoor er een drukpuls in de aorta en de grote arteriën ontstaat. Dit is de maximale systolische druk.
Wat is de systolische druk?
De druk die ontstaan tijdens de systole van de linkerventrikel
Door wat wordt de systolische druk bepaald?
De hartfrequentie en het per slag uitgepompte bloedvolume in verhouding tot de rekbaarheid van het slagaderlijk stelsel.
Wat gebeurt er na het sluiten van de aortakleppen?
De druk in de aorta en grote arteriën blijft dalen tot een minimale waarde (de diastolische druk) tot de volgende systole.
Wat is de diastolische druk?
De druk die ontstaan wanneer de aortakleppen sluiten.
Van wat hangt de diastolische druk af?
de duur van het diastolisch interval en de totale perifere weerstand.
Wat kan men zeggen over het volumedebiet van de bloedsomloop?
Deze is overal gelijk aangezien dit een gesloten systeem is.
Wat ken men zeggen over de stroomsnelheid in het bloed.
Deze is verschillend op verschillende plaatsen.
(continuïteitsvergelijking)
Wat kan men zeggen over het drukverschil in de bloedsomloop?
Het is een gemiddeld drukverschil van 100mmHg om de schommelingen van de wrijvingsweerstand op te vangen aangezien het volumedebiet constant moet blijven.
Wat is het veneuze systeem?
Het bevat 75% van het bloedvolume en dient als reservoir Het past de totale vaatcapaciteit aan aan de variaties in het totaal bloed-volume
Wat kan je zeggen over de bloedverplaatsing en druk?
er is slechts een gering verval van gemiddelde druk nodig in de slagaders
Wat kan je zeggen over de bloeddruk in de venen?
Deze is laag
Waarom heeft het arteriële systeem elastische wanden?
De intermitterende bloedtoevoer kan zo omgezet worden in een vrij constante stroming.
waar treedt het grootste drukverval op?
In de kleine arteriën, ze hebben wel een grotere straal dan de capillairen, maar ook een grotere lengte en een grotere bloedsnelheid.
Wat wordt bedoeld met bloeddruk?
Men bedoeld de statische druk in het bloedvat met als referentie de atmosferische druk en als referentieniveau de hoogte van het rechtatrium.
Leg de bloeddruk meting uit.
- de manchet wordt snel opgepompt tot boven de systolische druk en laat het vervolgens dalen.
- Wanneer men aan de systolische druk is kan men de Korotkov tonen waarnemen, deze nemen sterk toe bij dalende druk.
- Wanneer men deze niet meer hoort zit men aan de diastolische druk.
Leg de wet van Stokes uit.
De wet van Stokes beschrijft de opwaartse wrijvingskracht van een vloeistof die toeneem met de snelheid wanneer er sedimentatie optreedt van een lichaam met een hoger dichtheid dan de vloeistof zelf.
De wrijvingskracht van een vloeistof wordt gegeven door:
FW = 6πrηv
Wat is sedimentatie?
Het zakken van een stof met een hoger dichtheid in een vloeistof met een lagere dichtheid bv? Plasma in bloed
Wat is RPM
De hoeksnelheid waarmee je bijvoorbeeld een centrifuge laat ronddraaien
RPM = 60ω/2π
leg de werking van een centrifuge uit.
Wanneer je een proefbuisje in een centrifuge plaatst ondervindt deze een middelpuntvliegende versnelling a=ω^2r
deze a kan ook opgevat worden als een pseudo-zwaartekrachtversnelling g’
Formule voor zwaartekrachtversnelling g’
g’=1,12*10^-5 R RPM
Wat kan je zeggen over de moleculen aan de grenslaag van een fluïdum?
Ze ondervinden een naar binnen gerichte kracht
(Van der Waal attractiekrachten)
Hoe breng je moleculen vanuit het vloeistofmidden naar de grenslaag?
Er moet tegen de naar binnen gerichte attractiekrachten een uitwendige arbeid verricht worden.
Hoe vergroot met een vloeistofoppervlak?
Door een uitwendige arbeid te verrichten die voor het systeem een winst in potentiële .nergie betekent
Wat is een belangrijke eigenschap van een vloeistofoppervlak?
Het zal zich steeds tot een zo klein mogelijke oppervlakte samentrekken.
Wat is de oppervlakte spanning?
De kracht die ernaar streeft het oppervlak van de vloeistof zo klein mogelijk te houden, en de druppels dus zo dicht mogelijk bij elkaar te drukken.
Formule oppervlaktespanning
γ = F/l
De waarde van γ kan men geven door…
γ = mg/2pi r
formule van de wet van Laplace voor een zeepbelgeometrie
p = 4γ/r
(geeft het verband weer tussen γ, p en r)
hoe kleiner r hoe groter de overdruk
formule wet van Laplace voor een gebogen vloeistofoppervlak
p = 2γ/r
de druk is naar het kromtecentrum gericht en de grootte is omgekeerd evenredig met de kromtestraal
Wat is diffusie?
Diffusie is het transportverschijnsel waarbij materie van een plaats met een hoge concentratie naar een plaats met een lagere concentratie gaat als gevolg van thermische beweging van moleculen.
Wat is thermische agitatie?
moleculen die een gemiddelde snelheid bezitten afhankelijk van de temperatuur.
–> hoewel de snelheid groot is, is het transport traag door de multipele botsingen zodat de gemiddelde vrije weglengte klein is.
–> molecule beschrijft een zigzagpad
Formule eerste wet van Fick
dm/dt = −DS dC/dx
(de massa die in interval t diffundeert =)
Leg de eerste wet van Fick uit
De eerste wet van Fick toont aan dat een bepaalde massa van een stof van een hoge concentratie naar een lage concentratie gaat.
wat is het fluentietempo?
het aantal deeltjes dat per tijdseenheid een eenheidsoppervlak loodrecht op de invalsrichting doortrekt.
De eerste wet van Fick kan herschreven worden aan de hand van het fluentietempo naar …
Jx=−D dC(x)/dx
Leg de tweede diffusiewet van Fick uit
Deze wet bepaalt hoe de concentratie in een punt verandert in de tijd.
formule van de tweede wet van Fick
𝐝𝐂/𝐝𝐭 = D 𝐝^𝟐𝐂/𝐝𝐱^𝟐
Wat is osmotische druk?
de druk afkomstig van de opgeloste stoffen uitgeoefend op het membraan
formule osmotische druk
pi = ρ g h
Wat is osmolariteit?
Osmolariteit is de moleculaire concentratie van de aan het membraan osmotisch werkzame deeltjes
Welke osmolariteit heeft bloedplasma?
029 osm/l
leg isotoon uit
Stoffen met dezelfde osmolariteit
leg hypotoon uit
Een stof die in een hypotone omgeving geplaatst wordt heeft een grotere concentratie dan zijn omgeving en zal zich uitzetten
leg hypertoon uit
Een stof die in een hypertone omgeving geplaats wordt heeft een lagere concentratie dan zijn omgeving en zal krimpen
