Pompe e depressione

[salviom]

Chiedo scusa se apro un'altra discussione nello stesso giorno, tuttavia mi ha attratto una discussione su Bernoulli (molto interessante) e leggendola mi è sorta una domanda.

[quote]Come mi hai spiegato effettivamente la forza di pressione preme sempre sulla frontiera libera e basta! Mi chiedo però questo: se a valle avessi una pompa che "tira" l'acqua a valle della sezione di tubo che stiamo considerando per dimostrare Bernoulli, sulla frontiera 2 dovrei avere una forza F2 che mette in moto la frontiera libera con una sorta di trazione dovuta al legame molecolare, mi viene in mente l'acqua ad esempio. In un certo senso è una forza di superficie perché dipende dalla sezione A2 e ne è proporzionale (nell'equazione di bernoulli dovrei scriverla sempre come prodotto come pA nel bilancio), tuttavia è anche sbaglaito come fai notare chiamarla forza di pressione. Allora cos'è? Non mi è molto chiaro

O mamma ...la pompa non tira niente, crea una depressione al suo imbocco. Immaginati che nella sezione 2 ci sia una pompa, il suo obiettivo è diminuire $p2$, se abbiamo una certa p1 nella sezione 1, il fluido viene aspirato dalla pompa per differenza di pressione p1-p2, proprio come dice l'equazione di Bernoulli. In seguito una volta entrato nella pompa il fluido è a pressione bassa p2, la pompa provvede a pressurizzarlo e lo fa riuscire con una pressione alta p3 e lo manda verso un ambiente a pressione p4, con p4

E' chiaro che le forze di pressione premono sempre sulla superficie libera di un sistema, la pompa che agisce in una tubatura possiamo vederla come un oggetto capace di creare una depressione a valle così da avere un gradiente di pressione maggiore considerando due punti di liquido distinti.

Effettivamente una forza di pressione non svolge mai una "trazione" su di un volumetto, tuttavia a livello molecolare succede qualcosa di diverso: la pompa in effetti crea una trazione per via delle forze intermolecolari di van der waals. Ad esempio la molecola successiva "tira" la precedente. Però questo fenomeno macroscopicamente non esita in una trazione di una porzione di liquido, la descriviamo con una depressione a valle.

La domanda stupida che mi pongo è quindi perché si ragioni sempre con forze di pressione che spingono e mai che tirano le superfici libere?

Cita

Segnala

---

Risposte

Faussone

9 giu 2020, 14:36

Un fluido non si oppone a forze di trazione, ecco perché non possono esistere pressioni negative in o su un fluido.

Le forza molecolari non si traducono macroscopicamente in forze di trazione, ma al più in forze tangenziali (un fluido infatti oppone resistenza agli sforzi tangenziali in ragione della propria viscosità).

Cita

Segnala

---

salviom

9 giu 2020, 16:52

Ri-ciao

Ok, ci sono sulla tua spiegazione (concetto di forza di taglioe pressione) però non sul fatto che macroscopicamente non si possano tradurre in trazione. Le molecole infatti si attraggono, quindi se ne muovo una mi sembra che essa tirerà la seguente per legame intermolecolare ed essa la seguente come un trenino e via dicendo e macroscopicamente alla fine sarebbe una trazione vera e propria inoltre per il terzo principio ogni molecola essendo dodtata di massa si oppone al moto (azione reazione). Perché invece non sussiste questo?

Inoltre non riesco a figurarmi un caso del genere (vide infra)

Uso questa immagine perché già caricata, però immaginiamo sia una tubatura in piano così che non sussistano pressioni

sia ad esempio una tubatura orizzontale (spoiler) con fluido all'interno perfettamente fermo poiché non abiamo pressioni per ipotesi né a dx né a sx. Se considero un sistema costituito da una porzione (anche estesa) di fluido tra due superfici che la delimitano, ebbene, se a valle della superficie S2 pongo una pompa essa mette in moto il sistema considerato spostando un volume da sx vero dx. Solo che nella sezione a sinistra la pressione era nulla, a destra però la pompa mette in moto il fluido. Non riescoa vederlacon le pressioni ma riesco solo a giustificare il fenomeno come una "trazione", perché lapressione a destra deve essere minore di quella a sinistra e per assurdo sarebbe negativa.

So che sbaglio, ma non so dove, di nuovo

Cita

Segnala

---

Faussone

9 giu 2020, 20:03

"salviom": Le molecole infatti si attraggono, quindi se ne muovo una mi sembra che essa tirerà la seguente per legame intermolecolare ed essa la seguente come un trenino e via dicendo e macroscopicamente alla fine sarebbe una trazione vera e propria inoltre per il terzo principio ogni molecola essendo dodtata di massa si oppone al moto (azione reazione). Perché invece non sussiste questo?

Non sussiste perché in un fluido le molecole non sono tutte attaccate le une alle altre, come in un solido.
Solo alcune (nei liquidi) sono legate tra loro, e quei legami non si traducono in una resistenza alla trazione, ma al più in una interazione che trasmette sforzi di taglio più o meno intensamente.

"salviom":
..........
Solo che nella sezione a sinistra la pressione era nulla, a destra però la pompa mette in moto il fluido. Non riescoa vederlacon le pressioni ma riesco solo a giustificare il fenomeno come una "trazione", perché lapressione a destra deve essere minore di quella a sinistra e per assurdo sarebbe negativa.

Non c'è alcuna trazione, ma solo una differenza di pressioni entrambe positive: anche a destra la pressione è positiva, la pressione relativa a quella atmosferica è negativa, non la pressione assoluta.
Vuoi la prova? Fai il vuoto a sinistra e poi dimmi se con una qualunque pompa posta a destra riesci a aspirare il fluido verso destra.

Cita

Segnala

---

salviom

10 giu 2020, 07:37

Wow grazie davvero! Direi che il primo megadubbio è andato. Ho capito

"Faussone":
Non c'è alcuna trazione, ma solo una differenza di pressioni entrambe positive: anche a destra la pressione è positiva, la pressione relativa a quella atmosferica è negativa, non la pressione assoluta.
Vuoi la prova? Fai il vuoto a sinistra e poi dimmi se con una qualunque pompa posta a destra riesci a aspirare il fluido verso destra.

Credo di avere inteso, vediamo.. sostanzialmente la pompa crea la depressione rispetto alla $p_0$ atmosferica e quindi a sinistra c'è una pressione maggiore rispetto a destra e il sistema fluido in figura sopra si muove.

Se così fosse se immagino di mettere un tubo indefinito (sempre in piano ossia h=cost) in un ambiente che sia a pressione nulla, cioè come fosse un tubo infinitamente lungo e agli estremi agisca una pressione $p=0$. Se a metà tubo ponessi una pompa, a questo punto non avrei alcun moto però, giusto? Perché la pompa crea al massimo p=0 (idealmente) e non avrei più pressioni sbilanciate tra le due sezioni con cui considero bernoulli.

Cioè per assurdo una pompa che lavora in un tubo nel vuoto non mettein moto un bel nulla?

Cita

Segnala

---

Faussone

10 giu 2020, 08:02

"salviom":
Cioè per assurdo una pompa che lavora in un tubo nel vuoto non mettein moto un bel nulla?

Facciamo un esempio più pratico: una pompa non può pescare da un pozzo il cui pelo libero si trova più in basso di circa 10 metri..
La pompa andrebbe messa in basso a "spingere" il fluido non ad "aspirarlo" (comunque non conviene mettere una pompa che aspiri da un pozzo anche meno profondo di quella quota limite per problemi di cavitazione).

Cita

Segnala

---

salviom

10 giu 2020, 08:27

Grazie ancora per le varie risposte sei sempre molto chiaro e disponibile.

Buona giornata

Cita

Segnala

---

Rispondi

Per rispondere a questa discussione devi prima effettuare il login.

[Faussone]

Un fluido non si oppone a forze di trazione, ecco perché non possono esistere pressioni negative in o su un fluido.

Le forza molecolari non si traducono macroscopicamente in forze di trazione, ma al più in forze tangenziali (un fluido infatti oppone resistenza agli sforzi tangenziali in ragione della propria viscosità).

[salviom]

Ri-ciao

Ok, ci sono sulla tua spiegazione (concetto di forza di taglioe pressione) però non sul fatto che macroscopicamente non si possano tradurre in trazione. Le molecole infatti si attraggono, quindi se ne muovo una mi sembra che essa tirerà la seguente per legame intermolecolare ed essa la seguente come un trenino e via dicendo e macroscopicamente alla fine sarebbe una trazione vera e propria inoltre per il terzo principio ogni molecola essendo dodtata di massa si oppone al moto (azione reazione). Perché invece non sussiste questo?

Inoltre non riesco a figurarmi un caso del genere (vide infra)

Uso questa immagine perché già caricata, però immaginiamo sia una tubatura in piano così che non sussistano pressioni

sia ad esempio una tubatura orizzontale (spoiler) con fluido all'interno perfettamente fermo poiché non abiamo pressioni per ipotesi né a dx né a sx. Se considero un sistema costituito da una porzione (anche estesa) di fluido tra due superfici che la delimitano, ebbene, se a valle della superficie S2 pongo una pompa essa mette in moto il sistema considerato spostando un volume da sx vero dx. Solo che nella sezione a sinistra la pressione era nulla, a destra però la pompa mette in moto il fluido. Non riescoa vederlacon le pressioni ma riesco solo a giustificare il fenomeno come una "trazione", perché lapressione a destra deve essere minore di quella a sinistra e per assurdo sarebbe negativa.

So che sbaglio, ma non so dove, di nuovo

[Faussone]

"salviom": Le molecole infatti si attraggono, quindi se ne muovo una mi sembra che essa tirerà la seguente per legame intermolecolare ed essa la seguente come un trenino e via dicendo e macroscopicamente alla fine sarebbe una trazione vera e propria inoltre per il terzo principio ogni molecola essendo dodtata di massa si oppone al moto (azione reazione). Perché invece non sussiste questo?

Non sussiste perché in un fluido le molecole non sono tutte attaccate le une alle altre, come in un solido.
Solo alcune (nei liquidi) sono legate tra loro, e quei legami non si traducono in una resistenza alla trazione, ma al più in una interazione che trasmette sforzi di taglio più o meno intensamente.

"salviom":
..........
Solo che nella sezione a sinistra la pressione era nulla, a destra però la pompa mette in moto il fluido. Non riescoa vederlacon le pressioni ma riesco solo a giustificare il fenomeno come una "trazione", perché lapressione a destra deve essere minore di quella a sinistra e per assurdo sarebbe negativa.

Non c'è alcuna trazione, ma solo una differenza di pressioni entrambe positive: anche a destra la pressione è positiva, la pressione relativa a quella atmosferica è negativa, non la pressione assoluta.
Vuoi la prova? Fai il vuoto a sinistra e poi dimmi se con una qualunque pompa posta a destra riesci a aspirare il fluido verso destra.

[salviom]

Wow grazie davvero! Direi che il primo megadubbio è andato. Ho capito

"Faussone":
Non c'è alcuna trazione, ma solo una differenza di pressioni entrambe positive: anche a destra la pressione è positiva, la pressione relativa a quella atmosferica è negativa, non la pressione assoluta.
Vuoi la prova? Fai il vuoto a sinistra e poi dimmi se con una qualunque pompa posta a destra riesci a aspirare il fluido verso destra.

Credo di avere inteso, vediamo.. sostanzialmente la pompa crea la depressione rispetto alla $p_0$ atmosferica e quindi a sinistra c'è una pressione maggiore rispetto a destra e il sistema fluido in figura sopra si muove.

Se così fosse se immagino di mettere un tubo indefinito (sempre in piano ossia h=cost) in un ambiente che sia a pressione nulla, cioè come fosse un tubo infinitamente lungo e agli estremi agisca una pressione $p=0$. Se a metà tubo ponessi una pompa, a questo punto non avrei alcun moto però, giusto? Perché la pompa crea al massimo p=0 (idealmente) e non avrei più pressioni sbilanciate tra le due sezioni con cui considero bernoulli.

Cioè per assurdo una pompa che lavora in un tubo nel vuoto non mettein moto un bel nulla?

[Faussone]

"salviom":
Cioè per assurdo una pompa che lavora in un tubo nel vuoto non mettein moto un bel nulla?

Facciamo un esempio più pratico: una pompa non può pescare da un pozzo il cui pelo libero si trova più in basso di circa 10 metri..
La pompa andrebbe messa in basso a "spingere" il fluido non ad "aspirarlo" (comunque non conviene mettere una pompa che aspiri da un pozzo anche meno profondo di quella quota limite per problemi di cavitazione).

[salviom]

Grazie ancora per le varie risposte sei sempre molto chiaro e disponibile.

Buona giornata