题目
有人希望使管壁光滑些,于是在管道内壁涂上一层石蜡,倘若输送任务不变,且流体呈层流流动,流动的阻力将会()。A. 变大B. 变小C. 不变D. 阻力的变化取决于流体和石蜡的浸润情况
有人希望使管壁光滑些,于是在管道内壁涂上一层石蜡,倘若输送任务不变,且流体呈层流流动,流动的阻力将会()。
A. 变大
B. 变小
C. 不变
D. 阻力的变化取决于流体和石蜡的浸润情况
题目解答
答案
C. 不变
解析
本题考查层流流动中阻力的影响因素,核心在于理解泊肃叶定律的适用条件及公式中各变量的物理意义。关键点在于:
- 层流阻力公式:$\Delta P = \frac{8\eta L Q}{\pi r^4}$,其中$\eta$为流体粘度,$r$为管半径,$Q$为流量。
- 输送任务不变的含义:通常指流量$Q$保持恒定。
- 管壁涂石蜡的作用:可能改变管的有效半径$r$或流体与管壁的浸润性,但泊肃叶定律假设管壁绝对光滑,阻力仅与$r$、$\eta$、$L$、$Q$相关,与管壁粗糙度无关。
关键分析步骤
- 公式推导:根据泊肃叶定律,若$Q$不变,$\Delta P$(即阻力)由$\eta$、$r$、$L$决定。
- 涂石蜡的影响:
- 若石蜡层厚度可忽略,$r$不变,则$\Delta P$不变。
- 若石蜡改变浸润性,但未改变$r$,则$\eta$和$r$均不变,$\Delta P$仍不变。
- 结论:无论石蜡如何改变管壁光滑度,只要$Q$、$\eta$、$r$、$L$不变,阻力$\Delta P$不变。