Akışkanlar mekaniğinde sürekli ortam kabulü, akışkanların moleküler yapısını göz ardı ederek, akışkanın her noktasında yoğunluk, hız, basınç gibi özelliklerin aynı olduğunu varsaymak anlamına gelir. Bu kabul, akışkanlar mekaniğinin temel denklemlerinin elde edilmesi ve akışkanların davranışlarının incelenmesi için gereklidir.
Sürekli ortam kabulünün yapılmasının temel nedenleri şunlardır:
- Akışkanlar, moleküler yapıları nedeniyle çok küçük ölçeklerde düzensiz hareketler gösterirler. Bu hareketler, akışkanın özelliklerini değiştirebilir. Sürekli ortam kabulü ile bu hareketler göz ardı edilerek, akışkanın ortalama özelliklerinin incelenmesi mümkün olur.
- Akışkanlar mekaniğinin temel denklemleri, sürekli ortam kabulüne dayalı olarak elde edilir. Bu denklemler, akışkanların karmaşık davranışlarını matematiksel olarak modellemek için kullanılır.
- Sürekli ortam kabulü, akışkanlar mekaniğinin pratik uygulamalarda kullanılmasını kolaylaştırır. Örneğin, bir borudan akan suyun hızı ve basıncı, sürekli ortam kabulü ile hesaplanabilen denklemler kullanılarak belirlenebilir.
Sürekli ortam kabulü, akışkanlar mekaniğinin temel bir kabulüdür. Bu kabul, akışkanların davranışlarının incelenmesi için gereklidir. Ancak, sürekli ortam kabulünün bazı sınırlamaları da vardır. Bu sınırlamalar, akışkanın özelliklerinin küçük ölçeklerde nasıl değiştiğini göz ardı etmesinden kaynaklanır. Örneğin, sürekli ortam kabulü ile hesaplanan hız ve basınç değerleri, akışkanın yüzeyinde veya küçük boşluklarda farklı olabilir.
Sürekli ortam kabulünün sınırlamaları, akışkanlar mekaniğinin bazı özel durumlarda kullanılmasına engel olabilir. Örneğin, akışkanın yüzeyinde veya küçük boşluklarda yaşanan akış olayları, sürekli ortam kabulü ile tam olarak açıklanamayabilir. Bu durumlarda, akışkanın moleküler yapısı göz önünde bulundurularak yapılan hesaplamalar daha doğru sonuçlar verebilir.
Niçin akışkanlar küçük kayma kuvvetleri altında bile sürekli şekil değiştirirler?
Akışkanlar, katı maddeler gibi atomlar veya moleküller arasında güçlü bağlara sahip değildir. Bu nedenle, uygulanan bir kuvvete karşı direnme yetenekleri çok daha azdır. Kayma gerilmesi, bir akışkanın bir katmanının diğerine göre kaymasıdır. Akışkanlara uygulanan kayma gerilmeleri, akışkan parçacıklarının birbirlerine göre hareket etmesine neden olur. Bu hareket, akışkanın sürekli şekil değiştirmesine neden olur.
Katı maddeler ise atomlar veya moleküller arasında güçlü bağlara sahiptir. Bu nedenle, uygulanan bir kuvvete karşı daha fazla direnç gösterirler. Kayma gerilmeleri, katılarda da şekil değiştirmeye neden olabilir, ancak bu şekil değiştirme, akışkanlarda olduğu kadar kolay olmaz.
Akışkanların küçük kayma kuvvetleri altında bile sürekli şekil değiştirmesinin bazı pratik uygulamaları şunlardır:
- Pompalar: Pompalar, akışkanları bir yerden başka bir yere taşımak için kullanılır. Pompalar, akışkana bir kayma gerilmesi uygulayarak çalışır. Bu kayma gerilmesi, akışkanın pompanın içinden akmasına neden olur.
- Vanalar: Vanalar, akışkan akışını kontrol etmek için kullanılır. Vanalar, akışkana bir kayma gerilmesi uygulayarak çalışır. Bu kayma gerilmesi, akışkanın vanadan geçmesini veya geçmemesini sağlar.
- Borular: Borular, akışkanları belirli bir mesafeye taşımak için kullanılır. Borular, akışkana bir kayma gerilmesi uygulayarak çalışır. Bu kayma gerilmesi, akışkanın borudan akmasına neden olur.
Akışkanların küçük kayma kuvvetleri altında bile sürekli şekil değiştirmesi, günlük hayatımızda birçok farklı uygulamada kullanılan önemli bir özelliktir.
[İlginizi çekebilecek bir başka içerik: Termodinamik hangi alanlarda kullanılır?]