Параметры состояния жидкости 


Мы поможем в написании ваших работ!



ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Параметры состояния жидкости



 

К основным параметрам состояния жидкости относятся: плотность, давление, абсолютная температура, удельный объем и сжимаемость.

 

Плотность – это отношение массы к объему, занимаемому этой массой. Плотность в системе СИ измеряется в кг/м3 и обозначается буквой ρ, для воды плотность равна 1000 кг/м3. Плотность разных материалов и жидкостей различна, и зачастую зависит от температуры и давления в системе. Плотность жидких веществ (вода, растворы и т.д.) при изменении давления почти остается постоянной, а у газов изменяется в зависимости от числа молекул в объеме и массы молекулы, а также от средней квадратичной скорости поступательного движения молекул см. (1).

 

Давление обусловлено взаимодействием молекул рабочего тела (далее РТ) с поверхностью и численно равно силе, действующей на единицу площади поверхности тела по нормали к последней. В соответствии с молекулярно-кинетической теорией давление газа определяется соотношением

 

 

р = · n · mc 2/2, (1)

 

где n – число молекул в единице объема; m –масса молекулы; c 2 – средняя квадратичная скорость поступательного движения молекул.

В Международной системе единиц (СИ) давление измеряется в паскалях (1Па = 1Н/м2). Поскольку эта единица мала (1кг/см2 = 1 ат = 98066,5 Па), удобнее использовать 1 кПа = 1000Па и 1 Мпа = 106 Па, т.е. 1кг/см2 = 1 ат = 0,1 МПа.

Давление измеряется при помощи манометров, барометров м вакуумметров. Жидкостные и пружинные манометры измеряют избыточное давление, представляющее собой разность между полным или абсолютным давлением р измеряемой среды и атмосферным давлением р атм :

 

р изб = рр атм. (2)

 

Приборы для измерения давления ниже атмосферного называются вакуумметры; их показания дают значение разряжения (или вакуум)

 

р в = р атм р, (3)

 

т.е. избыток атмосферного давления над абсолютным.

Следует отметить, что параметром состояния является абсолютное давление. Именно оно входит в термодинамические уравнения.

 

Температура – есть мера интенсивности теплового движения молекул. Ее численное значение однозначно связано с величиной средней кинетической энергии молекул вещества:

 

mc 2/2 = · k · T, (4)

 

где k – постоянная Больцмана, равная 1,380662·-23 Дж/К. Температура Т, определенная таким образом, называется абсолютной.

В системе СИ единицей измерения температур является кельвин (К); на практике широко применяется градус Цельсия (ºC). Соотношение между ними имеет вид:

 

Т, К = t, ºC + 273,15. (5)

 

Удельный объем v – это объем единицы массы вещества, м3/кг. Если однородное тело массой М занимает объем V, то по определению

 

ν = 1/ ρ. (6)

 

где ρ – плотность газа, кг/м3.

Для сравнения величин, характеризующих системы в одинаковых состояниях, вводится понятие «нормальные условия»:

 

- физические: р = 760 мм рт.ст. = 101,325 кПа; Т = 273,15 К;

- технические: р = 735,6 мм рт.ст. = 98 кПа; t = 15ºC.

 

Сжимаемость жидкости проявляется при очень больших давлениях, имеющих величину порядка 20 000 атм. Известно, что если взять объем жидкости при нормальных условиях м приложить давление 20 000 атм, то первоначальный объем жидкости уменьшится в 2 раза.

Коэффициентом сжимаемости жидкости называется величина

1 Δ w

βw = – –– ∙–––. (7)

w Δ p

Для воды величина коэффициента сжимаемости равна

1 1

βw = ––––––, атм –1 = –––––––,Па –1. (8)

20 000 20∙109

 

Пример: Трубопровод, длиной L и диаметром d заполнен водой V = 1000 м3 при давлении 1 атм. Сколько надо добавить воды, чтобы давление в трубопроводе повысить на величину Δ p = 20 атм. Считать, что трубопровод абсолютно герметичен.

Для решения этой задачи возьмем формулу (7), определяющую коэффициент сжимаемости βw, разрешим ее относительно Δ w/w и подставим в нее исходные данные:

 

w)/ w = – (Δ p)∙ βw = – (20,атм)∙(20 000 –1,атм) = –1/1000.

 

Это значит, что для проведения опрессовывания трубопровода, заполненного водой в объеме V = 1000 м3 необходимо добавить воды 1/1000 долю от уже имеющегося в трубопроводе количества воды, т.е. ΔV = 1000 ∙ 1/1000 = 1 м3.

Знак (–) обозначает сжатие рабочего тела (воды), знак (+) – расширение.

 

 



Поделиться:


Последнее изменение этой страницы: 2017-02-17; просмотров: 123; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 18.232.187.47 (0.008 с.)