Atmosfera ziemska składa się z powietrza.Powietrze jest mieszaniną gazów, 78% azotu i 21% tlenu ze śladowymi ilościami pary wodnej, dwutlenku węgla, argonu i różnych innych składników. Zwykle modelujemy powietrze jako jednolity (bez zmian lub fluktuacji) gaz o właściwościach, które są uśrednione ze wszystkich poszczególnych składników.Każdy gaz ma pewne właściwości, które możemy wykryć za pomocą naszych zmysłów.Wartości i relacje właściwości określają stan gazu.
Na tym slajdzie znajdziesz typowe wartości właściwości powietrza w warunkach statycznych na poziomie morza dla standardowego dnia. Wszyscy jesteśmy świadomi, że ciśnienie i temperatura powietrza zależą od położenia na Ziemi i pory roku. I chociaż w niektórych porach roku jest cieplej niż w innych, ciśnienie i temperatura zmieniają się z dnia na dzień, z godziny na godzinę, a czasami nawet z minuty na minutę podczas trudnych warunków pogodowych. Wartości przedstawione na slajdzie są po prostu wartościami średnimi używanymi przez inżynierów do projektowania maszyn. Wiemy również, że wszystkie zmienne stanu gazu zmieniają się wraz z wysokością, dlatego też typowe wartości są podane dla poziomu morza, w warunkach statycznych. Ponieważ grawitacja Ziemi przytrzymuje atmosferę przy powierzchni, wraz ze wzrostem wysokości gęstość powietrza, ciśnienie i temperatura (dla niższych wysokości) maleją. Na skraju przestrzeni gęstość jest prawie zerowa. Odchylenie powietrza od normy może być bardzo ważne, ponieważ wpływa na parametry przepływu, takie jak prędkość dźwięku.
Gaz składa się z dużej liczby cząsteczek, które są w stałym ruchu liniowym.Suma masy wszystkich cząsteczek jest równa masie gazu. Gaz zajmuje pewną objętość w przestrzeni trójwymiarowej. Dla danego ciśnienia i temperatury objętość zależy bezpośrednio od ilości gazu.Ponieważ masa i objętość są bezpośrednio związane, możemy wyrazić zarówno masę jak i objętość za pomocą jednej zmiennej.Gdy gaz jest w ruchu, wygodnie jest używać gęstości gazu, która jest masą podzieloną przez objętość, którą zajmuje gaz.The sea level standard value of air density r is
r = 1.229 kilogramów/metr sześcienny = .00237 ślimaków/stopy sześcienne
When working with a static or unmoving gas, it is more convenientto use specific volume, which is thevolume divided by the mass.The sea level standard value of specific volume v is
v = .814 metrów sześciennych/kilogram = 422 stopy sześcienne/ślimak
Ciśnienie gazu równa się sile prostopadłej wywieranej przez gaz podzielonej przez powierzchnię, na którą działa siła.Standardowa wartość ciśnienia powietrza na poziomie morza p wynosi
p = 101,3 kilo niutonów/metr kwadratowy = 14.7 funtów/cal kwadratowy
Temperatura gazu jest miarą energii kinetycznej molekuł gazu.Standardowa wartość temperatury powietrza na poziomie morza T wynosi
T = 15 stopni C = 59 stopni Fahrenheita
Gaz może wywierać na powierzchnię siłę styczną (ścinającą), która działa jak tarcie między powierzchniami stałymi. Ta „lepka” właściwość gazu nazywana jest lepkością i odgrywa dużą rolę w oporze aerodynamicznym.Standardowa wartość lepkości powietrza mu na poziomie morza wynosi
mu = 1,73 x 10^-5 niutonosekund/sekundę/metr kwadratowy = 3,62 x 10^-7 funtosekund/sekundę/stopę kwadratową
Gęstość (objętość właściwa), ciśnienie i temperatura gazu są ze sobą powiązane poprzez równanie stanu. Stan gazu może być zmieniony przez procesy zewnętrzne, a reakcja gazu może być przewidziana przy użyciu praw termodynamiki. Podstawowe zrozumienie termodynamiki jest bardzo ważne w opisie działania systemów napędowych.
Ćwiczenia:
Wycieczki z przewodnikiem
-
Standardowy model atmosfery: 
Nawigacja …
Podręcznik dla początkujących Strona główna