Skript zur Vorlesung Physik Teil 1 (Sommersemester) und Teil 2 ...

Skript zur Vorlesung Physik 1 und Physik 2 Seite 45
Prof. Dr. P. Kaul, Fachbereich Biologie Chemie und Werkstofftechnik,
Fachhochschule Bonn-Rhein-Sieg
3 MECHANIK DER FLÜSSIGKEITEN UND GASE
Bei den bisherigen Betrachtungen der Mechanik wurden starre Körper betrachtet. Jeder Massenpunkt eines
starren Körpers behält relativ zum Körpers stets dieselben Koordinaten, unabhängig davon, welche Kräfte
auf ihn wirken. Bei Flüssigkeiten und Gasen sind die einzelnen Massenpunkte gegeneinander verschiebbar,
d.h. ihre relative Lage ändert sich bei Einwirken verschiedener Kräfte.
Unterscheidung von Flüssigkeiten und Gasen:
• Bei Flüssigkeiten und Gasen üben die Moleküle aufeinander anziehende Kräfte aus. Die Kräfte bei Gas-
molekülen sind um einige Größenordnungen kleiner.
• Gase haben das Bestreben, den Raum vollständig auszufüllen (Diffusion, Strömung). Wegen der größe-
ren Anziehung von Flüssigkeitsmolekülen bleiben Flüssigkeiten ohne äußere Kräfte als Gesamtheit vor-
handen (Oberflächenspannung).
• Die Moleküle von Flüssigkeiten und Gasen führen die sogenannte Brownsche Molekularbewegung aus.
Gase stärker als Flüssigkeiten
• Flüssigkeiten weisen in Abhängigkeit äußerer Bedingungen und der Art der Moleküle verschiedene Zä-
higkeiten auf. Flüssigkeiten besitzen eine innere Reibung . Dagegen werden ideale Flüssigkeiten nähe-
rungsweise ohne innerer Reibung und inkompressibel beschrieben.
3.1 Ruhende Flüssigkeiten und Gase
Eine wichtige Größe bei der Behandlung von Flüssigkeiten und Gasen ist der Druckbegriff:
Druck p F ⎡ N ⎤
= = Pa
A ⎢1
2 1
⎣ m
⎥
⎦
F: Kraft, die senkrecht auf die Fläche wirkt
A: Fläche
Umrechnung:
1 bar = 10 5 Pa = 10 3 hPa oder 1 hPa = 10 -3 bar = 1 mbar
Normaldruck: 1013 mbar = 1013 hPa
• p wird hydrostatischer Druck genannt.
• Der Druck verteilt sich gleichmäßig über die gesamte Flüssigkeit (bei Vernachlässigung der Schwer-
kraft, die ihrerseits auch eine Kraft ausübt!).
3.1.1 Ruhende Flüssigkeiten