Die Erdatmosphäre besteht aus Luft.Luft ist ein Gasgemisch aus 78% Stickstoff und 21% Sauerstoff mit Spuren von Wasserdampf, Kohlendioxid, Argon und verschiedenen anderen Komponenten. Jedes Gas hat bestimmte Eigenschaften, die wir mit unseren Sinnen wahrnehmen können. Die Werte und Beziehungen der Eigenschaften definieren den Zustand des Gases.
Auf dieser Folie finden Sie typische Werte der Eigenschaften von Luft bei statischen Bedingungen auf Meereshöhe an einem Standardtag. Wir alle wissen, dass Druck und Temperatur der Luft von Ihrem Standort auf der Erde und der Jahreszeit abhängen. Und während es in manchen Jahreszeiten heißer ist als in anderen, ändern sich Druck und Temperatur von Tag zu Tag, von Stunde zu Stunde, bei Unwettern sogar von Minute zu Minute. Bei den auf der Folie dargestellten Werten handelt es sich lediglich um Durchschnittswerte, die von Ingenieuren für die Konstruktion von Maschinen verwendet werden. Wir wissen auch, dass sich alle „State-of-the-Gas“-Variablen mit der Höhe ändern, weshalb die typischen Werte für statische Bedingungen auf Meereshöhe angegeben sind. Da die Schwerkraft der Erde die Atmosphäre an der Oberfläche hält, nehmen mit zunehmender Höhe die Luftdichte, der Druck und die Temperatur (in niedrigeren Höhen) ab. Am Rande des Weltraums ist die Dichte nahezu null. Die Abweichung der Luft von der Norm kann sehr wichtig sein, da sie sich auf Strömungsparameter wie die Schallgeschwindigkeit auswirkt.
Ein Gas besteht aus einer großen Anzahl von Molekülen, die sich in ständiger Bewegung befinden, wobei die Summe der Masse aller Moleküle der Masse des Gases entspricht. Ein Gas nimmt ein gewisses Volumen im dreidimensionalen Raum ein. Da Masse und Volumen in direktem Zusammenhang stehen, können wir sowohl die Masse als auch das Volumen durch eine einzige Variable ausdrücken.Wenn sich ein Gas bewegt, ist es zweckmäßig, die Dichte eines Gases zu verwenden, die die Masse geteilt durch das Volumen ist, das das Gas einnimmt.Der Standardwert für die Luftdichte r auf Meereshöhe ist
r = 1,229 Kilogramm/Kubikmeter = 0,00237 Slug/Kubikfuß
Wenn man mit einem statischen oder unbewegten Gas arbeitet, ist es zweckmäßiger, das spezifische Volumen zu verwenden, das das Volumen geteilt durch die Masse ist.Der Standardwert für das spezifische Volumen v auf Meereshöhe ist
v = .814 Kubikmeter/Kilogramm = 422 Kubikfuß/Kugel
Der Druck eines Gases ist gleich der senkrechten Kraft, die das Gas ausübt, geteilt durch die Fläche, auf die die Kraft ausgeübt wird.Der Standardwert für den Luftdruck p auf Meereshöhe ist
p = 101,3 Kilonewton/Quadratmeter = 14.Die Temperatur eines Gases ist ein Maß für die kinetische Energie der Gasmoleküle.Der Standardwert für die Lufttemperatur T auf Meereshöhe ist
T = 15 Grad C = 59 Grad Fahrenheit
Ein Gas kann eine tangentiale (scherende) Kraft auf eine Oberfläche ausüben, die wie Reibung zwischen festen Oberflächen wirkt. Diese „klebrige“ Eigenschaft des Gases wird als Viskosität bezeichnet und spielt eine große Rolle beim Luftwiderstand. Der Standardwert der Luftviskosität mu auf Meereshöhe ist
mu = 1,73 x 10^-5 Newton-Sekunde/Quadratmeter = 3,62 x 10^-7 Pfund-Sekunde/Quadratfuß
Die Dichte (spezifisches Volumen), der Druck und die Temperatur eines Gases sind durch die Zustandsgleichung miteinander verbunden. Der Zustand eines Gases kann durch äußere Vorgänge verändert werden, und die Reaktion des Gases kann mit Hilfe der Gesetze der Thermodynamik vorhergesagt werden. Ein grundlegendes Verständnis der Thermodynamik ist sehr wichtig für die Beschreibung des Betriebs von Antriebssystemen.
Aktivitäten:
Führungen
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