Molekulaarliikumised
Joonis 8. Näide soojusliikumise kohta.
Kõige väiksemate mastaapidega on molekulaarne liikumine (Joonis 8) ehk nn soojusliikumine (ka Browni liikumine). Vedelikes molekulid kas võnguvad, liiguvad hüppeliselt edasi ja põrkuvad naabermolekulidega. Soojusliikumisel on otsene seos temperatuuriga, mida kõrgem see on, seda kiiremini molekulid liiguvad. Veemolekulide liikumiskiirus on väga suur (> 100 m/s), kuid pidevate põrkumiste tõttu naabermolekulidega jääb tegelik kiirus väga väikeseks (50·10-9 m/s). Seetõttu on ainete ja gaaside difusioon seisvas vees üliaeglane (Joonis 9).
Vool on liikuv vedelik, mida ümbritseb liikumatu tahke, vedel või gaasiline keskkond. Suuremas ruumilises mõõtmes võib vee voolamine olla kas laminaarne või turbulentne. Laminaarse voolu (Joonis 10) korral on vee liikumiskiirus väike, voolujooned paralleelsed ja vool on korrapärane. Laminaarne vool toimub järvedes näiteks sette ja vee piirpinnal, hõljuvate vetikarakkude ümber, zooplankterite ümber, kui nad väldivad endi hüdrodünaamilist avastamist vaenlaste poolt. Teatud kriitilise kiiruse juures hakkab hõõrdumine põhjustama keeriseid ja vool muutub turbulentseks ehk keeriseliseks (Joonis 11). Sama nähtus on jälgitav õhu liikumisel veepinna kohal või kahe erineva tihedusega veekihi liikumisel teineteise suhtes. Kriitilise kiiruse ületamisel tekivad kahe erineva tihedusega keskkonna piirpinnal esialgu lained, mis amplituudi kasvades lähevad üle keeristeks (murdlained). |
Üleminekut laminaarselt voolamiselt turbulentsele iseloomustab nn Reynoldsi arv:
Re – Reynoldsi arv
U – karakteristlik voolukiirus
L - voolamise pikkusmastaap
v – kinemaatiline viskoossus
Kui Re < 500, siis on voolamine laminaarne ning Re > 2000 korral alati turbulentne. Kuna vee turbulentsi tekitavaks kriitilises kiiruseks on juba paar mm/sek, siis looduslikes veekogudes laminaarset voolu peaaegu ei kohta.
U – karakteristlik voolukiirus
L - voolamise pikkusmastaap
v – kinemaatiline viskoossus
Kui Re < 500, siis on voolamine laminaarne ning Re > 2000 korral alati turbulentne. Kuna vee turbulentsi tekitavaks kriitilises kiiruseks on juba paar mm/sek, siis looduslikes veekogudes laminaarset voolu peaaegu ei kohta.