นักฟิสิกส์และวิศวกรใช้กฎของ Poiseuille เพื่อทำนายความเร็วของน้ำผ่านท่อ ความสัมพันธ์นี้มีพื้นฐานอยู่บนสมมติฐานที่ว่าการไหลเป็นแบบราบ ซึ่งเป็นอุดมคติที่ใช้ได้กับเส้นเลือดฝอยขนาดเล็กมากกว่าท่อน้ำ ความปั่นป่วนมักเป็นปัจจัยในท่อขนาดใหญ่ เช่นเดียวกับแรงเสียดทานที่เกิดจากปฏิกิริยาของของเหลวกับผนังท่อ ปัจจัยเหล่านี้หาค่าได้ยาก โดยเฉพาะอย่างยิ่งความปั่นป่วน และกฎของ Poiseuille ไม่ได้ให้ค่าประมาณที่แม่นยำเสมอไป อย่างไรก็ตาม หากคุณรักษาแรงดันให้คงที่ กฎหมายนี้สามารถให้แนวคิดที่ดีว่าอัตราการไหลแตกต่างกันอย่างไรเมื่อคุณเปลี่ยนขนาดท่อ
คำชี้แจงของกฎหมายของ Poiseuille
กฎของปัวซูยในบางครั้งเรียกว่ากฎฮาเก้น-ปอซูย เพราะมันได้รับการพัฒนาโดยคู่ของ นักวิจัย นักฟิสิกส์ชาวฝรั่งเศส Jean Leonard Marie Poiseuille และวิศวกรไฮโดรลิกชาวเยอรมัน Gotthilf Hagen ใน ค.ศ. 1800 ตามกฎหมายนี้ อัตราการไหล (F) ผ่านท่อที่มีความยาว L และรัศมี r ถูกกำหนดโดย:
F=\frac{\pi (P_1-P_2)r^4}{8\eta L}
ที่ไหนพี่1-P2 คือความแตกต่างของแรงดันระหว่างปลายท่อและ η คือความหนืดของของไหล
คุณสามารถหาปริมาณที่เกี่ยวข้อง ความต้านทานการไหล (R) โดยการกลับอัตราส่วนนี้:
R=\frac{1}{F}=\frac{8\eta L}{\pi (P_1-P_2)r^4}
ตราบใดที่อุณหภูมิไม่เปลี่ยนแปลง ความหนืดของน้ำจะคงที่ และหากคุณกำลังพิจารณา อัตราการไหลในระบบน้ำภายใต้แรงดันคงที่และความยาวท่อคงที่ คุณสามารถเขียนกฎของ Poiseuille ใหม่เป็น:
F=Kr^4
โดยที่ K คือค่าคงที่
เปรียบเทียบอัตราการไหล
หากคุณรักษาระบบน้ำที่แรงดันคงที่ คุณสามารถคำนวณค่าคงที่ K หลังจากดู เพิ่มความหนืดของน้ำที่อุณหภูมิแวดล้อมและแสดงในหน่วยที่เข้ากันได้กับ your การวัด โดยการรักษาความยาวของท่อให้คงที่ ตอนนี้คุณมีสัดส่วนระหว่างส่วนที่สี่ กำลังของรัศมีและอัตราการไหล และคุณสามารถคำนวณว่าอัตราจะเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อคุณเปลี่ยน รัศมี. นอกจากนี้ยังสามารถรักษารัศมีให้คงที่และเปลี่ยนความยาวท่อได้ แม้ว่าจะต้องใช้ค่าคงที่ที่แตกต่างกันก็ตาม การเปรียบเทียบที่คาดการณ์ไว้กับค่าที่วัดได้ของอัตราการไหลจะบอกคุณว่าความปั่นป่วนและแรงเสียดทานส่งผลกระทบต่อ affect ผลลัพธ์ และคุณสามารถแยกข้อมูลนี้เข้าในการคำนวณเชิงคาดการณ์ของคุณเพื่อให้แม่นยำยิ่งขึ้น