Venturi-ilmiö

Venturi-ilmiö on Bernoullin lakiin liittyvä ilmiö, jossa virtaavan fluidin nopeus suurenee ja paine pienenee, kun se kulkee kavennetun putken läpi.[2] Koska aineen tilavuusvirtausnopeuden (yksikkö m3/s) on pysyttävä vakiona, niin putken kaventuessa on virtausnopeuden (yksikkö m/s) suurennuttava, mikä johtuu jatkuvuusyhtälön toteutumisesta. Ja kun virtaavan fluidin nopeus kasvaa putken kaventuessa, on fluidin aiheuttaman paineen pienennyttävä.[1][3]

Kuvan mukaisella venturimittarilla voidaan mitata virtaavan aineen nopeus putkessa.[1] Pisteessä 1 nopeus on pienempi ja paine suurempi kuin pisteessä 2.

Venturi-ilmiö on nimetty italialaisen fyysikon Giovanni Battista Venturin mukaisesti.[3]

YhtälöitäMuokkaa

Bernoullin yhtälöMuokkaa

Bernoullin yhtälö putkessa virtaavalle aineelle, jonka tiheys on vakio   (aine siis on kokoonpuristumaton) ja gravitaation aiheuttama kiihtyvyys  , voidaan esittää muodossa [1]

 ,

missä putken pisteessä 1 putken korkeus on   ja aineen paine on  . Vastaavasti putken pisteessä 2 putken korkeus on   ja aineen paine on  .

Paine-ero putken eri kohdissaMuokkaa

Jos kuitenkin tarkastellaan tilannetta, jossa putkella ei ole korkeuseroja (eli   =  ), niin Bernoullin yhtälöstä jätetään huomioimatta termit  . Tällöin voidaan laskea putken pisteissä 1 ja 2 kulkevan aineen paineiden erot muokatulla Bernoullin yhtälöllä

 ,

joka siis kuvaa putkea, jossa pisteessä 2 putki on ohuempi kuin pisteessä 1.

TilavuusvirtaMuokkaa

Tilavuusvirta kertoo, kuinka suuri tilavuus virtaavaa ainetta putken tietyn kohdan poikkileikkauksen läpi kulkee aikayksikköä kohden. Jatkuvuusyhtälön mukaisesti tilavuusvirta   on kokoonpuristumattomalle fluidille putken paksuudesta riippumatta vakio

 ,

missä siis   on putken kohdan 1 poikkileikkauksen pinta-ala ja   on putken kohdan 2 poikkileikkauksen pinta-ala. Tämä yhtälö yhdistettynä yllä olevaan paine-eroyhtälöön

 

voidaan laskea putkessa virtaavan aineen tilavuusvirta yhtälöllä

 .

Esimerkkejä Venturi-ilmiöstäMuokkaa

  • Kaasutin
  • Muita suonia ohuemmat hiussuonet ihmisen verenkierrossa
  • Kaupungeissa ilmamassojen pakotettu liikkuminen tuulen mukana suurten rakennusten välissä
  • Vesiputkistoissa olevan veden alipaineistus vesihanan avulla
  • Suihke- ja sumutinpullot (esimerkiksi hajuvesi ja spraymaali)
  • Vaahtosammutin

Katso myösMuokkaa

LähteetMuokkaa

  1. a b c Young & Freedman: ”14.5”, University Physics with Modern Physics, 11. painos. Pearson, 2004. ISBN 0-321-20469-7. (englanniksi)
  2. The Language of Physics - Venturi effect 123exp-science.com. (englanniksi)
  3. a b G. Rozza, D. B. P. Huynh & NC Nguyen: Venturi: Potential Flow (pdf) augustine.mit.edu. (englanniksi)

Aiheesta muuallaMuokkaa

 
Wikimedia Commonsissa on kuvia tai muita tiedostoja aiheesta Venturi-ilmiö.