Lankide:Alinaza003/Proba orria

Jariakin edo fluido deritzo substantzia batek sortzen duen ingurune jarrai batean dauden partikulen erakarpen indar ahulari. Zehazten duen ezaugarria formaz aldatzeko duen gaitasuna da, bere barnean hasierako forma hori berreskuratzeko indarrik agertu gabe. Gaitasun hori da solido deformagarrietatik bereizten dituena, non, hasierako forma berreskuratzeko indarrak agertzen diren.

Fluidoa partikula multzo baten kohesio indar ahulek eta ontziaren paretek egindako indarrek osatzen dute, bertan likidoak zein gasak egon daitezke. Jariakinak forma aldatzen duenean, barneko molekulen posizioak ere, aldatzen dira; aplikatutako indarraren arabera. Likidoek bolumena mantenduz dauden ontziaren forma hartzen dute, bestalde gasek ez dute formarik ezta bolumen zehatzik ere. Kohesio gabeko molekulek likidoetan irrist egiten dute eta gasetan, aldiz, askatasunez mugitzeko gaitasuna dute. Jariakin kontzeptuak likidoak eta gasak hartzen ditu bere baitan, bietatik biskosoenak gasak izanik, ia fluido idealak izango lirateke.

Ezaugarriak

• Molekulen higidura ez akotatua. Infinituki deformagarriak dira. Molekulek edo materia puntu batek fluidoaren baitan izan ditzakeen desplazamenduak ezin dira zehaztu (honek solido deformagarrien teoria egiaztatzen du, bertan, desplazamedua askoz mugatuagoa izaten da). Honen arrazoia molekulen oreka posizio eza da, solidoetan gertatzen den antzera, non, molekula gehienek oreka posizioaren inguruan desplazamendu txikiak egiten dituzten.
• Konprimagarritasuna. Fluido guztiak dira konprimagarriak neurri batean. Likidoak ia konprimaezinak dira; gasak, aldiz, oso konprimagarriak dira. Hala ere, konprimagarritasunak ez ditu solidoak eta likidoak bereizten, bien konprimagarritasuna antzerakoa baita.
• Likatasun (biskositate). Gasetan likatasuna likidoetan baino askoz txikiagoa da. Likatasunak deformatze abiaduraren eraginez, ingurune jarrai bateko tentsioaen handitzea eragin dezake. Ezaugarri horrek jariakin likatsuak solido biskoelastikoekin parekatzen ditu.
• Molekulen arteko distantzia luzea. Hau jariakinen ezaugarria da, bertan, jariakinetako molekulen arteko distantzia solidoetako distantzia baino luzeagoa da. Honek, kanpoko indarren bidez, abiadura erraz aldatzea ahalbidetzen du, konpresioa erraztuz.
• Van der Waals-en indarra. Indar hau Johannes Van der Waals fisikari holandarrak aurkitu zuen. Jariakinen presio, bolumen eta tenperaturaren arteko erlazioak eginez, karga positibo eta negatiboen antolamendua, molekularteko indarra eta molekulen bolumena kontuan hartzeko garrantzia aurkitu zuen.
• Forma memoria eza. Jariakinak ontziaren forma hartzen du, bertan ez dira berreskuratze elastiko indarrak agertzen, solidoetan gertatzen den antzera. Molekulen bereizketaren ondorioz eta jariakinek forma zehatzik ez dutenez, begi bistaz kalkulaezina da bolumena edo dentsitatea; hori gertatu ez dadin, jariakina ontzi batean sartzen da ontziaren forma hartu dezan bolumena edo dentsitatearen ikasketa erraztuz. Ezaugarri hau da, jariakinak (likidoak eta gasak) solido deformagarrietatik argien bereizten dituena.

Jariakinen ikasketa burutzeko, behar-beharrezkoa da jariakinen mekanikari erreferentzia egitea, ingurune jarraien adarra den zientzia hau baita jariakinen higidura aztertzen duena. Horretaz gain, jariakina eta mugatzen duen ontziaren arteko elkarrekintza ere, aztertzen du.

Propietateak

Propietateek jariakinaren portaera eta ezaugarriak definitzen dituzte, higiduran zein pausagunean. Jariakinek lehen mailako eta bigarren mailako propietateak dituzte.

Lehen mailako propietateak

Lehen mailako propietateak edo termodinamikoak:

• Presioa
• Dentsitatea
• Tenperatura
• Barne energia
• Entalpia
• Entropia
• Bero espezifikoa
• Biskositatea
• Kohesioa
• Bolumena
• Pisu eta bolumen espezifikoak

Bigarren mailako propietateak

Jariakinen portaera espezifikoa ezaugarritzen dutenak:

• Biskositatea
• Eroankortasun termikoa
• Gainazal-tentsioa
• Konprimagarritasuna
• Kapilaritatea
• Barreiagarritasuna (Difusibitatea)

Jariakinen deskribapena

Sailkapena

Jariakinak ezaugarri ezberdinen arabera sailkatu daitezke, jokaera biskosoaren arabera:

• Jariakin perfektuak edo superjariakinak
• Jariakin newtondarrak: Newtonen biskositate legeak betetzen dituztenak ura, airea, olioa, glizerina eta metal likidoak, merkurioa ,adibidez.
• Jariakin ez-newtondarrak

Dentsitatea eta molekulen mugimendu motaren eta egoera fisikoaren arabera ere sailkatu daiteke jariakina:

• Likidoa
• Lurruna
• Gasa

Plasma jariakin moduan modelatu daiteke karga elektrikoak baditu ere.

Deskribapen matematikoa

Artikulu nagusia: Jariakinen mekanika

Jariakinak sortzen dituzten molekulek posizo erlatiboa alda dezakete, horrez gain, bereiz daitezkeen elementu diskretuak dira. Egoera gehinetan ikasketa era eta haien portaera ingurune jarrai bat izago balitz bezala egiten da. Era honetan, materialaren egoera aldagaiak: presioa, dentsitatea eta abiadura, denbora eta espazioko funtzio jarraitzat jo daitezke; horrek, jariakinak eremu bektorial eta eskalar multzo moduan desrkribatzen ditu izatez, non, elkarrekin bilakatzen diren jariakinaren masa batera desplazatzen den edo formaz aldatzen den heinean. Higidura ekuazioek jariakinen jokaera makroskopikoa definitzen dute, kanpo baldintza diren ekuazio diferenztialen magnitude ezberdinen (eskalarrak edo bektorialak) koordenatuen arabera. Solido deformagarrietan, molekulen arteko indar ezberdinak: jariakinaren gaineko indarrak eta tentsio tenkatzailea, erlazionatzen dituen indarra aztertzeko ohikoa den ekuazioa erabiltzen da.

${\begin{cases}{\cfrac {\partial \sigma _{xx}}{\partial x}}+{\cfrac {\partial \sigma _{xy}}{\partial y}}+{\cfrac {\partial \sigma _{xz}}{\partial z}}+b_{x}=\rho {\cfrac {Dv_{x}}{Dt}}\\{\cfrac {\partial \sigma _{yx}}{\partial x}}+{\cfrac {\partial \sigma _{yy}}{\partial y}}+{\cfrac {\partial \sigma _{yz}}{\partial z}}+b_{y}=\rho {\cfrac {Dv_{y}}{Dt}}\\{\cfrac {\partial \sigma _{zx}}{\partial x}}+{\cfrac {\partial \sigma _{zy}}{\partial y}}+{\cfrac {\partial \sigma _{zz}}{\partial z}}+b_{z}=\rho {\cfrac {Dv_{z}}{Dt}}\end{cases}}$

Ekuzazio honetan tentsio tenkatzailearen osagarriak irudikatu dira, tenstio hau, indar bolumetrikoaren osagarriek eta abiadura eremuaren osagarriek osatzen dute.

Jariakinetan tentsio tenkatzailea ez da deformazio absolutuaren araberakoa; tentsio hori, izatekotan, deformazio abiaduraren araberako izango da, ezberintasun hau da solido deformagarriak eta jariakinak ezberdintzen dituena. Hau jakinik, jariakin newtondarrentzat tentsio tenkatzailearen ekuazioa, abiadura tenkatzaileen arbera, hurrengoa litzateke.

$\sigma _{ij}=(-p+\lambda d_{kk})\delta _{ij}+2\mu d_{ij}$

(1) ekuazioan ordezkatuz Navier-Stokesen ekuaziaok lortuko litzatekez.

Asaldura (agitazio) molekularra

Knudsen zenbaki adimentsionala kalkulatuz, jariakinen portaera likidoa edo gaseosoa noiz den deskribatzen du. Jariakinen ekuazio dinamikoak erabiliz, hau da, batazbesteko ibilbide librearen luzeera zati, sistemako luzeera karakteristikoan dauden molekulen batazbestekoa. Hain zuzen, Knudsen zenbakia unitatea baino txikiagoa bada, ingurune jarraiaren hipotseia aplikagarria izango da, eta Knudsen zenbakia unitatea baino handiagoa bada, mekanika estatistikoaren ekuazioak aplikatu behar izango dira sistemaren portaera ulertu ahal izateko.

Horregaitik Knudsen zenbakia unitatetik hurbil edo unitatea baino handiagoa den tarteari, gas arraroen tartea deritzo.

Erreferentziak

Bibliografia

• Mott, Robert (1996) Mecánica de fluidos aplicada (4ª edición). México: Pearson Educación. ISBN 0-02-384231-8.
• Holzapfel, G. A.|título= Nonlinear Solid Mechanics: A Continuum Approach for Engineering|url= http://books.google.es/books?id=\_ZkeAQAAIAAJ%7Ceditorial= John Wiley & Sons|isbn= 9780471823193|año= 2000