Jan Motl
1. Jaká je hustota vzduchu a vody za běžných podmínek (20 °C, 100 kPa)?
vzduch: 1,188 kg/m³
voda: 998,2 kg/m³
2. Jaké jsou jednotky kinematické viskozity ν a dynamické viskozity μ?
kinematická viskozita: m²/s
dynamická viskozita: kg/m⋅s
3. Vysvětlete, v čem spočívá roztažnost tekutiny a stlačitelnost tekutiny. Uveďte maximální rychlost proudění, při které ještě můžeme považovat vzduch za nestlačitelný.
Plyny jsou stlačitelné, protože jsou řídké.
Plyny jsou roztažné, protože mezimolekulární jsou díky vzdálenostem slabé a částice tak mohou snadno difundovat do prostoru. Systém má snahu zaujmout entropicky nejvýhodnější stav, tedy všude je stejná hustota částic.
Vzduch se považuje za nestlačitelný při rychlostech proudění menších než 70 m/s (někdy se uvádí až 100 m/s). [Barták str. 10]
4. Odvoďte výsledný tlakový účinek na svislé stěny budovy, která má na úrovni okolního terénu otvor a jinak je těsná. Teplota ti vzduchu v budově je vyšší než teplota te venkovního vzduchu. Změnu teploty vzduchu s výškou zanedbejte. Znázorněte průběh vnitřního (pi) a vnějšího tlaku (pe) graficky. Bude v budově pod střechou přetlak nebo podtlak vůči okolí?
Platí: <math>p=p_0 -\rho gh</math>. Protože teplý vzduch je řidší, platí: <math>\Delta p=p_i - p_e=(p_0 -\rho_igh) - (p_0 -\rho_egh)=hg(\rho_e-\rho_i)</math>. Tlak v budově bude větší, protože s výškou klesá pomaleji.
5. Vypočtěte rozdíl tlaků vzduchu pod střechou budovy a venku (ve stejné výšce). Budovou svisle probíhá schodiště, na němž je průměrná teplota vzduchu 10°C. Teplota venkovního vzduchu je –20 °C. Výška budovy je 24 m. Předpokládejte a) těsnou budovu propojenou s okolím pouze vstupním otvorem v přízemí (vzduch schodištěm neproudí). Nakreslete schéma budovy, průběh tlaků venku a uvnitř, výsledný tlakový účinek. b) otvory v přízemí a pod střechou, které mají stejnou velikost a tlakový odpor (schodištěm proudí vzduch). Nakreslete schéma budovy, průběh tlaků venku a uvnitř, výsledný tlakový účinek. [ ρe = 1,376 kg/m3; ρi = 1.230 kg/m3; Δp = 34,4 Pa]
a) Δp=ghΔρ=9,81*24*(1,376-1,230)=34,4 Pa
b) Tlak bude poloviční. V přízemí bude podtlak, uprostřed budovy bude tlak vyrovnaný s vnějškem, pod střechou bude přetlak.
15. Vypočtěte průtok vzduchu (ρ = 1,2 kg/m3), jestliže průtokoměr na obr. vlevo má větší průměr D1 = 400 mm, menší průměr D2 = 200 mm a v místech (1) a (2) měříme statické tlaky. Byl naměřen rozdíl tlaků Δp = 570 Pa. Při stejném průtoku určete, jaký bude rozdíl tlaků naměřený na stejném průtokoměru podle obrázku vpravo, kde v místě (1) měříme celkový tlak. Tlakové ztráty neuvažujte.
Sv=Sv
S1=πr²=0,2²π=0,04π
S1=πr²=0,1²π=0,01π
→ v2=4v1
<math>1/2\rho v_1^2+p_1=9,6v_1^2</math>
<math>p_1=9v_1^2</math>
<math>570=9v_1^2</math>
<math>v=7,96 m/s</math>
<math>Sv=7,96 * 0,04\pi=1 m^3/s</math>
<math>\Delta p= 1/2\rho v_1^2+\Delta p</math>
<math>\Delta p= 1/2 * 1,2 * 7,96^2 + 570 = 608 Pa</math>
29. Bude přestup tepla intenzivnější při laminárním nebo turbulentním obtékání tělesa? Stručně zdůvodněte.
Přestup bude intenzivnější při turbulentním proudění - nevzniká tam stojatá vrstva tekutiny.
35. Uveďte 3 základní vlastnosti záření dokonale černého tělesa.
- dokonalý pohlcovač (pohlcuje veškerou dopadající radiaci)
- dokonalý zářič (při dané teplotě vyzáří maximum energie)
- difuzní zářič (září do všech směrů stejně)
- neselektivní zářič (vyzařované spektrum je spojité, popsatelné Planckovým zákonem)
36. Uveďte 2 základní rozdíly v záření šedého a reálného tělesa.
- vyzařované spektrum není spojité
- nevyzařuje do všech směrů stejně
37. Jak určíte úhlový součinitel φ21 osálání plochy S1 plochou S2, jestliže víte, že veškerý tepelný tok vyzařovaný z povrchu S1 dopadá na S2 (tzn. φ12 = 1)?
φ21=S1/S2
38. Vyjmenujte 4 základní (geometrické) parametry, které určují vzájemnou polohu Slunce a osluněné stěny, resp. určují úhel dopadu slunečních paprsků na tuto stěnu.
- azimut slunce
- výška slunce nad obzorem
- azimut stěny
- sklon stěny