2.3.2. Osnovni fizikalni i tehnički pojmovi

U našoj struci su važni fizikalni pojmovi, kao npr.: temperatura, obujam, tlak, energija, snaga i rad, potrebna toplina, toplinski tok. Navedeni osnovni fizikalni pojmovi, bit će na predmet obrade ove nastavne cjeline.

  • TEMPERATURA

Temperatura je stupanj zagrijanosti tijela. Jedinica za termodinamičku temperaturu je kelvin (K). Izvedena jedinica za temperaturu jest Celziusev stupanj (°C).

Veza između °C i K, definirana je sljedećim izrazom:

Međusobni odnos dvaju jedinica za temperaturu dan je na sljedeća dva primjera:

Instrument za mjerenje temperature zove se termometar, a razlikujemo sljedeće termometre:

  • tekućinski - živa alkohol (slika 1-9)

  • bimetalni

  • otporni 

  • termoelementi.

  • TLAK

Tlak je omjer sile F(N) i površine A(m2) na koju ta sila djeluje:

Mjerna jedinica za tlak je paskal (Pa):

S obzirom na to da je paskal mala jedinica, u tehnici se upotrebljava veća jedinica koja se naziva bar:

Tlak se mjeri i u mmH2O (mm VS) i mmHg (mm ŽS)

Postoji više vrsta tlakova: atmosferski, apsolutni i relativni.

  • Apsolutni tlak ili ukupni tlak ( pap ), tlak plina, pare ili nekog drugog medija, mjeren od apsolutnog nultog tlaka, odnosno vakuuma.

  • Relativni tlak je razlika između apsolutnog tlaka ( pap ), koji se izražava kao:

- pretlak ili manometarski tlak ( pn )

- podtlak ili vakuum ( pv )

Mjerenje tlaka i temperature:

Za mjerenje tlaka služe slijedeći instrumenti:

  • za atmosferski tlak - barometar
  • za relativni tlak. nadtlak - manometar
  • za relativni tlak, podtlak - vakuummetar
  • za razliku tlaka (razlika ili diferencija) - diferencijalni manometar

Manometar

Vakuum metar

Barometar

Diferencijalni manometar

  • HIDROSTATSKI TLAK

Hidrostatski tlak je tlak tekućine u posudi u stanju mirovanja.

Često se tlak mjeri s pomoću visini stupca neke tekućine [žive (mHg) ili vode (mH2O)], prema jednadžbi:

Hidrometar

Hidrostatski tlak se mjeri hidrometrom koji je zapravo manometar, sa skalom izraženom u mH2O (metrima vodenog stupaca),

  • OBUJAM

Obujam (zapremina) je prostor koji zaprima čista tvar, kapljevina, para ili plin,

Mjerna jedinica je m3, a obujam koji zauzima kapljevina najčešće mjerimo u litrama (L). 1 L je obujam koji zauzima masa od 1 kg vode bez zraka, pri temperaturi od +4 °C i atmosferskom tlaku p = 1 bar.

Važno je zapamtiti međuodnos metra kubnog i litre:

Volumen je umnožak površine tijela i visine tijela:

Jednadžbe za izračun volumena valjka i kvadra:

Valjak:

Kvadar:

  • SPECIFIČNI OBUJAM

Specifični obujam nekog tijela je omjer obujma tog tijela i mase tog tijela:

  • OBUJMNI I MASENI PROTOK

Obujmni protok (qv) je strujanje bilo kojeg medija, određen obujmom pri konstantnoj brzini protoka (v) kroz zadani poprečni presjek (A) u jedinici vremena:

Maseni protok (qm) je strujanje bilo kojeg medija, određen mase medija gustoće (ρ), pri konstantnoj brzini (v) kroz zadani poprečni presjek (A) u jedinici vremena.

Veza između obujmnog i masenog protoka je:

  • ENERGIJA RADI I SNAGA

Energija je sposobnost obavljanja nekog rada. Energiju možemo pretvarati iz jednog oblika u drugi. Toplina je jedan od prijelaznih oblika energije, koja počiva na razlici temperatura između dvaju tijela.

Snaga je rad obavljen u jedinici vremena:

Rad je djelovanje sile na putu:

  • POTREBNA TOPLINA

Toplina potrebna za zagrijavanje nekog krutog ili  kapljevitog tijela mase m od temperature T1 na temperaturu T2, uz  prosječnu vrijednost specifičnog toplinskog kapaciteta c, računa se prema izrazu:

 

Ako se radi o zagrijavanju idealnog plina, tada se najčešće razlikuju dva slučaja:

  • TOPLINSKI TOK

Toplinski tok predstavlja prenesenu toplinsku energiju u jedinici vremena:

Ako se radi o zagrijavanju (ohlađivanju) protoka kapljevine, tada se toplinski tok računa prema izrazu:

Stara jedinica za je (cal). Kilokalorija (kcal) je ona količina topline koju je potrebno dovesti da bi se 1 kg čiste vode atmosferskom tlaku (1 bar) zagrijao za 1 °C.