Le prime domande che ci
poniamo nello studio della fisica dei fluidi sono: che cosa è un fluido ?
che cosa distingue un fluido da una sostanza rigido-elastica quale
potrebbe essere un metallo?
Ad alcune di queste
domande abbiamo risposto nella parte che ha trattato di aerodinamica, in
questa parte richiameremo alcuni concetti e li approfondiremo fino allo
studio della relazione fra calore e lavoro (termodinamica). Tutto questo
ci servirà per comprendere poi il funzionamento dei motori dei moderni
aeroplani.
Per quanto riguarda i
fluidi essi vengono essenzialmente divisi in due categorie distinte come:
Un fluido liquido è
dotato di forze intermolecolari tali da mantenere unite le molecole e
fargli avere cosi un volume ma non una forma. Un liquido versato in un
contenitore ne assume la forma fino a riempirlo completamente
indipendentemente dalla complessità che questo abbia. I liquidi sono
anche praticamente incomprimibili.
Nei gas invece le forze
intermolecolari sono talmente labili da non riuscire a mantenere unite le
molecole cosi che queste sono in continuo movimento ed entrando in
collisione l'una con l'altra tendono a disperdersi. Un gas cosi non ha ne
un volume ne una forma propria, il gas riempie sempre tutto il volume del
contenitore in cui è posto. I gas sono anche facilmente comprimibili.
Per quello che concerne
il volo la parte di termodinamica che ci interessa è quella relativa ai
fluidi gassosi, e dora in poi parleremo di questi.
Con
i fluidi noi non abbiamo a che fare con una singola particella ma con un
insieme continuo di queste, quindi e questo che bisogna considerare per il
suo studio. A questo punto ci domandiamo: in un determinato punto dello
spazio (relativamente ad un sistema cartesiano di riferimento) quale è la
velocità, l'accelerazione o le proprietà termodinamiche dell'insieme
continuo considerato in funzione del tempo ?
Man
mano che il tempo scorre il fluido viene costantemente sostituito, in un
punto determinato, da nuovo fluido, cosi che non si mantiene notizia della
singola particella, ma di una storia di particelle nel punto di spazio
considerato indipendentemente dal gruppo di particelle che si trovano in
quel momento in quella posizione.
Nella
meccanica dei fluidi per definire le caratteristiche di un fluido in un
istante "t" qualsiasi occorre sapere:
A) se il fluido è in quiete o in moto
(velocità)
B) almeno due proprietà termodinamiche quali:
pressione, temperatura, densità (volume).
Per una data massa di
gas, la pressione, la temperatura ed il volume in cui è racchiusa sono
legati da una relazione che rappresenta la "legge
fondamentale dei gas" o "EQUAZIONE
DI STATO".
Nei prossimi capitoli
analizzeremo questa legge.