Aerostatik

Aerostatik prensiplerin uygulanmasıyla üretilmiş bir sıcak hava balonu

Akışkanlar statiğinin bir alt alanı olan aerostatik, ele alındıkları koordinat sistemine göre hareket halinde olmayan gazların incelenmesidir. Hareket halindeki gazların incelendiği ilgili çalışma alanına ise aerodinamik adı verilir.

Aerostatik, özellikle havada olmak üzere yoğunluk dağılımını inceler. Bunun uygulamalarından biri barometrik formüldür. Bir aerostat, havada kalmak için aerostatik prensiplerini kullanan, hava gemisi veya balon gibi havadan hafif bir hava aracıdır.

Temel yasalar

Durgun haldeki gaz davranışına ait denklemlerin ele alınması, hidrostatikte olduğu gibi, genellikle akışkan akışı için genel momentum denklemlerinin incelenmesiyle başlar ve şu şekilde ifade edilebilir:

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

burada $\rho$ akışkanın kütle yoğunluğu, $U_{j}$ anlık hız, $P$ akışkan basıncı, $g$ akışkana etki eden dış kütle kuvvetleri ve $\tau _{ij}$ momentum aktarım katsayısıdır.

Akışkanın statik doğası $U_{j}=0$ ve $\tau _{ij}=0$ olmasını zorunlu kıldığından, aerostatiğin temel denklemlerini temsil eden aşağıdaki kısmi diferansiyel denklemler kümesi elde edilir.

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

Bununla birlikte, gazlı akışkan sistemlerinde (gazların sıkıştırılabilirliği nedeniyle) bulunduğu gibi sabit olmayan bir yoğunluğun varlığı, ideal gaz yasasının denkleme dahil edilmesini gerektirir:

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

Geçerli aerostatik kısmi diferansiyel denklemleri elde etmek için buradaki $R$ evrensel gaz sabitini ve $T$ gazın sıcaklığını ifade eder:

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

bu denklemler, termodinamik durumları ideal gazlar için durum denklemi ile verilen gazlardaki basınç dağılımını hesaplamak için kullanılabilir.

Çalışma alanları

• Kinetik gaz teorisi
• Gaz yayılımı (Difüzyon)
• Atmosfer
• Gaz yoğunluğu
• Gaz basıncı
• Gazların kinetik teorisi
• Gaz karışımlarında kısmi basınçlar
• Basınç ölçümü

Ayrıca bakınız

• Havacılık