O rodki porowate
Download
1 / 14

O?rodki porowate - PowerPoint PPT Presentation


  • 129 Views
  • Uploaded on

Ośrodki porowate. Kurt Roth, Soil Physics (lecture notes), Institut f ü r Umweltphysik Universit ä t Heidelberg, 2005. http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/forschung/groups/ts/students. MIKROPORY

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'O?rodki porowate' - ted


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
O rodki porowate
Ośrodki porowate

Kurt Roth, Soil Physics (lecture notes), Institut für Umweltphysik

Universität Heidelberg, 2005.

http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/forschung/groups/ts/students

MIKROPORY

Wznios kapilarny w makroporach o rozmiarze 0.1 mmwynosi ok. 0.3 m (30 cm!). Jeżeli więc poziom wody gruntowejjest niżej niż 30 cm, to makropory są wypełnione powietrzem.

Prócz makroporów widać też hierarchię porów o całej skalirozmiarów aż do granic rozdzielczości, czyli kilka mikrometrów.

Te mezo- i mikropory są obecne zarówno w agregatach(jasnobrązowych) jak w ciemniejszym materiale pomiedzyagregatami.

Ten wielki zakres rozmiarów gwarantuje, że w glebie zatrzymanajest część wody nawet gdy zwierciadło jest dużo poniżej i nawetw dość suchych warunkach.

1 mm

Próbka gleby gliniastej w powiększeniu. Widać wyraźnie makropory o rozmiarze ok. 0.1 mm, agregaty gleby (jasnobrązowe) o wymiarach ok. 0.3 mm oraz układ mezo- i mikroporów.

Wstęp do Fizyki Środowiska


Napi cie powierzchniowe
Napięcie powierzchniowe

Wstęp do Fizyki Środowiska


Napi cie powierzchniowe1
Napięcie powierzchniowe

http://www.funsci.com/fun3_en/exper2/exper2.htm

Igła pływająca po wodzie

Błona mydlana na ramce w kształcie okręgu

Odrobina mydła. Łódka płynie prosto lub skręca

POMIARY

http://www.funsci.com/texts/index_en.htm – ciekawa strona poświęcona nauce dla amatorów

Wstęp do Fizyki Środowiska


Zjawiska kontaktowe
Zjawiska kontaktowe

Siły działające na cząsteczkę cieczy na granicy dwóch ośrodków

Czerwona strzałka pokazuje wypadkową siłę, jaką ciecz przyciągałabymolekułę, gdybyśmy chcieli tę molekułę oderwać od powierzchni.

Ta wypadkowa siła jest przyczyną NAPIECIA POWIERZCHNIOWEGO(surface tension)

gaz

ciecz

Siła normalna powoduje, że przemieszczenie molekuły z powierzchni do wnętrza zmniejsz energię całkowitą. Wobec tego zmniejszeniepowierzchni obniża powierzchnię fazy. Ma to taki efekt, jakby na powierzchni działały siły styczne (jakby była z gumy).

gaz

ciecz

ciało stałe

Rozwiązanie istnieje tylko wtedy, gdy

Jeśli nie, to ciecz rozpływa się wjednoatomową warstwę (zwilża), albotworzy kulkę (nie zwilża)

W punkcie kontaktu trzech faz mamy trzy siły styczne. Powierzchnie kontaktu utworzą taki kąt, by siły te były w równowadze

Wstęp do Fizyki Środowiska


Zjawiska kontaktowe1
Zjawiska kontaktowe

gaz

ciecz

ciecz

Napięcia powierzchniowe muszą spełniać regułętrójkąta. W przeciwnym razie ciecz 2 rozlewasię w warstwę monocząsteczkową lub tworzy kulkę

Wstęp do Fizyki Środowiska


Surfaktanty
Surfaktanty

Wstęp do Fizyki Środowiska


R nica ci nie
Różnica ciśnień

Napięcie powierzchniowe powoduje, że ciśnienie po dwóch stronach powierzchni rozdzielającej ośrodki jest różne.Główne promienie krzywizny oznaczamy i . Jak widać na rysunku krzywizna powoduje, że styczne siły napięciapowierzchniowego sumują się dając siłę normalną. Powoduje ona różnicę ciśnień po obu stronach powierzchni

Równanie Younga-Laplace’a

W spoczynku ciśnienie musi być jednorodne więc średnia krzywizna

także musi być jednorodna i mamy:

dla sfery o promieniu .

W stanie równowagi powierzchnia rozdziału jest więc powierzchnia minimalną o stałej krzywiźnie średniej

Wstęp do Fizyki Środowiska


Powierzchnie minimalne
Powierzchnie minimalne

Bąbel w środku

Obszar dwuspójny

Dwie stykające się ścięte piramidy

Punkt styku w środku ostrosłupa

„Rurka” (po przerwaniu pow. styku)

Dwa stykające się ścięte stożki

Helisa

http://www.funsci.com/fun3_en/exper2/exper2.htm

Wstęp do Fizyki Środowiska


Piana
Piana

Wstęp do Fizyki Środowiska


Przep yw dwuwymiarowy
Przepływ dwuwymiarowy

Stan ustalony

Po lekkim dmuchnięciu

Po silniejszym dmuchnięciu

Wstęp do Fizyki Środowiska


Wznoszenie kapilarne
Wznoszenie kapilarne

Wstęp do Fizyki Środowiska


Wznoszenie kapilarne1
Wznoszenie kapilarne

Wznoszenie kapilarne płynu 2 w okrągłej rurce o promieniu R.

Zakładamy, że molekuły płynu 2 są przyciągane znacznie silniej przezciało stałe 1 niż przez płyn 3,

a więc płyn 2 całkowicie zwilża ciało stałe 1.

Pomijając grubość filmu promień powierzchni rozdziału

Jest ujemny, bo jest skierowany na zewnątrz płynu 2.

Powiekszenie pokazuje wypadkową siłę działającą na cząsteczkę płynu 2 (czerwona) z podziałem na składniki:

1) Siła z jaką działa płyn 2 (niebieska)

2) Siła z jaką działa ścianka (czarna)

3) Siła z jaką działa płyn 3 (żółta).

Wykres zrobiony wzdłuż przekroju zaznaczonego linią przerywaną

Dla niezupełnego zwilżania mamy:

Na wysokości górnego przekroju mamy nast. równowagę sił:

Zjawiska kapilarne są istotne, gdy , czyli

Na dolnym przekroju

Kapilarna skala długości

Otrzymujemy:

Wstęp do Fizyki Środowiska


Przestrzenna struktura makropor w w glebie
Przestrzenna struktura makroporów w glebie

Rekonstrukcja przestrzennej struktury makroporów

Próbka gleby została ustabilizowana przez impregnację, pokrojonana 120 plasterków (co 0.1mm), które zostały sfotografowane. Obrazy zostały zeskanowane i przetworzone cyfrowo z rozdzielczością 0.12 mm. Na tej podstawie, w każdym plasterkuzidentyfikowano położenie makroporów. Następnie ze 120 plasterkówodtworzono przestrzenną strukturę makroporów (z lewej).

Widoczne są poziome i pionowe długie korytarze wytworzone przezróżnego rozmiaru robaki, a także najdrobniejsze pory wytworzoneprzez najmniejsze korzenie roślin.

Cousin et al., 1996

Wstęp do Fizyki Środowiska


Zadania
Zadania

Zadanie 1

Rozważ okrągłą kapilarę o promieniu R, długości L i jednym końcu zamkniętym.Jaka będzie wysokość wznoszenia kapilarnego, jeśli materiał kapilary jest doskonalezwilżany przez wodę, a powietrze możemy uznać za gaz doskonały. Czy wysokość wznoszenia zależy od temperatury?

Wskazówka: Przeczytaj rozdział 2.4.4 z podręcznika na stronie

http://www.iup.uni-heidelberg.de/institut/forschung/groups/ts/students/lecture_notes05/lecture_notes05/sp-v10-ch2.pdf

Zadanie 2

Rozważ dwa ziarna piasku (unieruchomione) pokryte filmem wodnym i połączone kolumną wody (jak na rysunku).Czy kształt powierzchni rozdziału między wodą i powietrzem jest zgodny z równaniemYounga-Laplace’a ? Jakie siły działają na ziarno piasku ? Jaki ruch będzie ono wykonywaćgdy zostanie uwolnione?

Zadanie 3

Na plaży w pewnej odległości od morza jest pas piasku, który jest twardy i można po nim chodzić nie zapadając się.Zarówno bliżej wody, jak i dalej od wody piasek jest grząski. Wyjaśnij to zjawisko.

Wstęp do Fizyki Środowiska


ad