Аэростатика

Изучение газов, которые не находятся в движении.

Воздушный шар, созданный с применением принципов аэростатики.

Подраздел статики жидкости , аэростатика — это изучение газов, которые не находятся в движении относительно системы координат, в которой они рассматриваются. Соответствующее изучение газов в движении называется аэродинамикой .

Аэростатика изучает распределение плотности, особенно в воздухе. Одним из приложений этого является барометрическая формула .

Аэростат — это летательный аппарат легче воздуха , например, дирижабль или воздушный шар , использующий для полёта принципы аэростатики .

Основные законы

Рассмотрение уравнений поведения газа в состоянии покоя обычно начинается, как и в гидростатике, с рассмотрения общих уравнений импульса для потока жидкости, которые можно выразить как:

${\displaystyle \rho [{\partial U_{j} \over \partial t}+U_{i}{\partial U_{j} \over \partial t}]=-{\partial P \over \partial x_{j}}-{\partial \tau _{ij} \over \partial x_{i}}+\rho g_{j}}$,

где - плотность массы жидкости, - мгновенная скорость, - давление жидкости, - внешние силы тела, действующие на жидкость, и - коэффициент переноса импульса. Поскольку статическая природа жидкости требует, чтобы , и что , то найден следующий набор уравнений в частных производных, представляющих основные уравнения аэростатики. ^{[1] : 154} ${\displaystyle \rho }$ ${\displaystyle U_{j}}$ ${\displaystyle P}$ ${\displaystyle g}$ ${\displaystyle \tau _{ij}}$ ${\displaystyle U_{j}=0}$ ${\displaystyle \tau _{ij}=0}$

${\displaystyle {\partial P \over \partial x_{j}}=\rho g_{j}}$

Однако наличие непостоянной плотности, как это имеет место в газообразных жидкостных системах (из-за сжимаемости газов), требует включения закона идеального газа :

${\displaystyle {P \over \rho }=RT}$,

где обозначает универсальную газовую постоянную, а температура газа — для того, чтобы получить действительные уравнения аэростатики в частных производных: ${\displaystyle R}$ ${\displaystyle T}$

${\displaystyle {\partial P \over \partial x_{j}}=\rho {\hat {g_{j}}}={P \over \ RT}{\hat {g_{j}}}}$,

который может быть использован для расчета распределения давления в газах, термодинамические состояния которых задаются уравнением состояния идеальных газов. ^{[1] : 183}

Направления исследований

• Колебание атмосферного давления
• Состав горного воздуха
• Поперечное сечение атмосферы
• Плотность газа
• Диффузия газа в почве
• Давление газа
• Кинетическая теория газов
• Парциальные давления в газовых смесях
• Измерение давления

Смотрите также

• Аэронавтика

Ссылки

1. Durst, Franz (1 сентября 2008 г.). Введение в теорию потоков жидкости. Springer science and business media, 2008. ISBN 978-3540713425. Получено 27 октября 2016 г.