ДАРЦИЈЕВ ЗАКОН: ОД ЧЕГА СЕ САСТОЈИ, ЕКСПЕРИМЕНТ И АПЛИКАЦИЈЕ - ФИЗИЧКИ - 2025

Дарси 'а закон за описивање протока течности кроз порозне материјале. Закон је изведен као универзализација применљива за прорачун протока воде кроз песковите филтере. Добијено је из неколико експеримената француског инжењера Хенрија Дарција на грубом песку који садржи ситни шљунак из реке Саоне.

Иако је временом био подвргнут модификацијама, закон који је Дарци формулисао из својих експеримената научна је основа тренутне хидрологије. Дарци је за своје истраживање користио апарат врло сличан пермеаметру који се тренутно користи у већини лабораторија за истраживање течности.

Хенри Дарци

Данас се закон широко користи у разним областима као што су инжењеринг, хидрогеологија и нафтна индустрија.

Од чега се састоји?

У свом најједноставнијем облику, математички израз за Дарцијев закон је следећи:

К = К ∙ А ∙ ∆х / ∆Л

У овом изразу К је брзина протока и К је константа позната као Дарцијев коефицијент пропустљивости (константа која зависи како од материјала, тако и од својстава течности која пролази кроз њега).

Даље, А је површина попречног пресека, ∆Л је удаљеност између две тачке у узорку, а ∆х је разлика потенцијала између те две исте тачке.

Тачнији израз закона био би:

к = - К ∙ (дх / дл)

У овој једначини к = К / А или протоку по пресеку, К је хидрауличка проводљивост, а дх / дл је хидраулички градијент.

Дарци'с Лав разматрања

При успостављању Дарци-јевог закона узима се у обзир низ разматрања, како о порозном медијуму, тако и о флуиду:

- Течност није стисљива.

- Порозни медијум кроз који течност пролази је хомоген.

- Проток је линеаран.

- Ток течности је изотермичан.

- Течност ни у једном тренутку не реагује са порозним медијумом кроз који пролази.

Ограничења

У основи се могу узети у обзир два основна ограничења Дарци-јевог закона.

- На првом месту, чињеница да константа К не зависи само од порозног медијума, јер њена вредност такође зависи од течности која кроз њу пролази.

- Друго, нелинеарни однос протока и хидрауличког градијента, што се дешава ако константа узима врло малу вредност или ако су брзине веома велике.

Пуноважност

Уопште, сматра се да је закон који је донео Дарци применљив на водене токове кроз порозне медије, попут тла, у којима се јавља ламинарни ток.

Истина је да је каснији рад других истраживача потврдио да Дарцијев закон остаје валидан за већину врста протока течности који се крећу кроз тло.

Међутим, важно је имати на уму да за филтрирање течности код врло великих брзина и гасова при врло малим брзинама, Дарцијев закон више није применљив.

Дарцијев експеримент

Француски инжењер Хенри Дарци био је један од најзначајнијих пионира у развоју градског снабдевања питком водом.

Био је одговоран за проучавање водоводне мреже француског града Дижон. Очигледно, његове одговорности су такође укључивале дизајн филтера за пречишћавање воде; то га је вероватно навело да истражи протоке воде кроз песковите слојеве.

Резултати његових студија о овој теми објављени су као додатак извештају који је изнео на мрежи за дистрибуцију воде града Дижон; Управо у тим прилозима објављен је израз онога што се касније називало Дарци-јевим законом.

Истина је да се њихово истраживање показало толико релевантним да су се од тада сматрали и основом свих каснијих студија о подземним водама и научном основом за проучавање пропустљивости течности.

Међутим, вредност рада Хенрија Дарција није ограничена на његово истраживање. Хенри Дарци је такође препознат по својим напорима због којих је Дијон други европски град, после Рима, имао комплетну водоводну мрежу. Ова мрежа је доспела до сваког спрата сваке куће у француском граду.

Перметар

Уређај који је Дарци осмислио за своје експерименте основа је тренутних перметара. Периметри се користе за одређивање пропустљивости различитих материјала за пролаз течности.

Уопште се састоје од контејнера напуњеног песковитим материјалом са константно одређеним пресеком кроз који циркулише проток воде.

Ток воде потиче из акумулације у којој је водостај константан. Отвор који се налази на другом крају спремника састоји се од славине кроз коју излази стални проток.

Најмање два мерења висине воденог стуба врше се дуж путање течности како би се сазнала пропустљивост материјала.

Апликације

Дарцијев закон данас се широко користи у грађевинарству, пољопривредном инжењерству и нафтној индустрији; и, наравно, у хидрогеологији.

Дакле, једна од најрелевантнијих примена Дарци-јевог закона је добијање протока воде кроз водоноснике.

Што се тиче нафтне индустрије, Дарцијев закон се такође користи за описивање токова нафте, воде и гаса кроз нафтне резервоаре.

Референце

1. Дарцијев закон (други). У Википедији. Преузето 23. априла 2018. са ен.википедиа.орг.
2. Хенри Дарци (други). У Википедији. Преузето 23. априла 2018. са ес.википедиа.орг.
3. Дарцијев закон (други). У Википедији. Преузето 23. априла 2018. са ес.википедиа.орг.
4. Дарци, Х. (1856). Лес фонтаинес публикуес де ла вилле де Дијон. Париз: Далмонт.
5. Арора, КР (1989). Механика тла и инжењеринг темеља. Стандард Публисхерс