thumb|Балон на врућ ваздух који користи принципе аеростатике Аеростатика је област механике флуида која се бави понашањем гасова у стању мировања, односно гасова који се у односу на посматрани референтни систем не крећу. Представља део статике флуида, док се проучавањем гасова у кретању бави аеродинамика.
Аеростатика проучава расподелу густине, притиска и других физичких величина у гасовима, нарочито у атмосфери. Једна од њених примена је барометријска формула, којом се описује промена атмосферског притиска са висином.
Принципи аеростатике примењују се и код аеростата, летелица које се одржавају у ваздуху захваљујући узгону, односно разлици у густини између летелице или гаса који се у њој налази и околног ваздуха. У ову групу спадају балони и ваздушни бродови.
Основни закони
Разматрање једначина које описују понашање гасова у стању мировања, као и код хидростатике, обично почиње разматрањем општих једначина количине кретања за струјање флуида, које се могу изразити на следећи начин:
где је масена густина флуида, тренутна брзина флуида, притисак флуида, спољашња запреминска сила која делује на флуид, а коефицијент преноса количине кретања.
Пошто је флуид у стању мировања, његова брзина мора бити једнака нули, , као и . На тај начин добија се следећи систем парцијалних диференцијалних једначина, који представља основне једначине аеростатике:
Међутим, присуство променљиве густине, својствене гасовима због њихове стишљивости, захтева укључивање једначине стања идеалног гаса:
где означава универзалну гасну константу, а температуру гаса, како би се добиле важеће аеростатичке парцијалне диференцијалне једначине:
Ове једначине могу се користити за израчунавање расподеле притиска у гасовима чија су термодинамичка стања одређена једначином стања идеалних гасова.
Атмосферски притисак
Један од најважнијих примера аеростатичке равнотеже је атмосферски притисак. Како се висина повећава, изнад посматране тачке налази се све мања количина ваздуха, па атмосферски притисак опада. За изотермну атмосферу у којој се ваздух може приближно посматрати као идеалан гас, ова зависност може се описати барометријском формулом.
У реалној атмосфери температура и густина нису константне, па се за прецизније одређивање притиска са висином мора узети у обзир промена температуре и састава атмосфере.
Аеростатски узгон
Аеростатски узгон представља силу којом околни ваздух делује на тело потопљено у атмосферу. Његова величина једнака је тежини ваздуха који тело истискује. Овај принцип представља примену Архимедовог закона на гасове.
Код аеростата је за стварање узгона неопходно да просечна густина летелице буде мања од густине околног ваздуха. Код балона на врућ ваздух то се постиже загревањем ваздуха унутар омотача, чиме се смањује његова густина. Код гасних балона и ваздушних бродова користе се гасови мање густине од ваздуха, пре свега хелијум и водоник.
Ако је аеростатски узгон већи од укупне тежине летелице, летелица се подиже; ако је мањи, она се спушта. При једнакости узгона и тежине летелица се налази у стању вертикалне равнотеже.
Области проучавања
Аеростатика обухвата различите појаве повезане са гасовима у стању равнотеже, међу којима су:
промене атмосферског притиска; расподела притиска у атмосфери; расподела и промене густине гасова; састав ваздуха на различитим висинама; дифузија гасова кроз земљиште; притисак и парцијални притисци у смешама гасова; примена кинетичке теорије гасова; мерење притиска; аеростатски узгон и равнотежа аеростата.
Види још
Статика флуида Хидростатика Аеродинамика Архимедов закон
Референце
Спољашње везе
Категорија:Механика Категорија:Механика флуида Категорија:Инжењерство