Основные физико-механические характеристики жидкости:

1) Плотность – ρ [кг/м³].

Плотность однородной жидкости –

однородная жидкость - если для данного состояния тела при постоянной температуре и неизменном давлении плотность будет иметь одно и то же значение для любых малых частей рассматриваемого объема. (ареометр.)

2) удельный вес. – γ [ Н/м³ ].

Удельный вес однородной жидкости - вес (G) единицы объема этой жидкости (V).

Между удельным весом и плотностью - зависимость: γ = ρg

Относительный удельный вес жидкости d: .

3) Удельный объем, v [м³/кг] - объем, занимаемый единицей массы жидкости, , .

4) Сжимаемость жидкости.

Хар-ся коэф-том объемного сжатия, = относительному уменьшению объема W (увеличению плотности) при повышении на единицу давления p: , или , или .

5) Расширение жидкости

Хар-тся коэффициентом температурного расширения b_t, [°C^-1 ], кот. показывает относительное увеличение объема жидкости при изменении температуры на один градус: , или .

Процессы сж. и расш. газов подчиняются з-ам: и . Ур-ия, выражающие законы, вытекают из ур-ия Клапейрона-Менделеева: ,

6) Текучесть жидкости - ее способность неограниченно деформироваться под действием приложенной силы. Если на часть покоящегося объема жидкости в течение определенного времени действует сколь угодно малая сила, то это вызывает сдвиг частиц относительно друг друга – течение жидкости.

Свойство текучести говорит о том, что в состоянии равновесия текучие жидкости не воспринимают касательных напряжений, а также они практически не воспринимают и растягивающие усилия.

7) Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу ее частиц. Из-за нее возникают касательные напряжения при ее движении. Это свойство проявляется в том, что при перемещении одних слоев жидкости относительно других (рядом расположенных), в жидкости возникают силы трения.

Силы трения способствуют тому, что слой жидкости движущийся быстрее, увлекает слой жидкости, движущийся медленнее, и наоборот. Благодаря силам трения происходит преобразование гидравлической энергии тепловую энергию.

Действие сил трения (вязкости) можно наблюдать:

на примере цилиндрического сосуда, заполненного водой при его вращении вокруг вертикальной оси;

на примере перемещения пластины по поверхности воды, находящейся в широком сосуде;

на примере движения жидкости параллельными слоями вдоль наклонного русла.

Касательное напряжение: ,

где m - динамическая вязкость (или абсолютная вязкость) или коэффициент внутреннего трения (коэффициент динамической вязкости), [ Па×с ];

dn – расстояние между двумя бесконечно близкими слоями;

dU – разность скоростей, отнесенных к этим слоям;

- относительный сдвиг (градиент скорости).

А) Динамическая вязкость - коэффициент, характеризующий свойства жидкостей.

Динамическая вязкость измеряется в Пуазах [ П ]. 1 П = 0,1 Па×с

значение динамической вязкости зависит:

- от рода жидкости;

- от ее температуры;

- от ее плотности (чем больше плотность жидкости, тем больше ее вязкость);

- от давления (зависит относительно мало).

Б) Кинематическая вязкость n (или относительной вязкостью) - отношение динамической вязкости к плотности жидкости, т.е. n = m / r, м²/с

единица кинематической вязкости - Стокс [ Ст ] 1 Ст = 1 см² / с

Кин. вязкость воды опр-ся по формуле Пуазейля: , м²/c (вискозиметры)

8) Испаряемость

Интенсивность испарения зависит от:

-рода жидкости;

-от условий, в которых находится жидкость.

Хар-ка испаряемости жидкости - t кипения при норм. атм. давл.: чем < t кипения, тем < испаряемость жидкости.

9) Растворимость газов в жидкостях происходит при всех условиях. Количество растворенного газа в единице объема жидкости зависит от:

-рода жидкости;

-от давления.

В движ. жидкости возможны локальные изменения давл., напр., при обтекании ТВ. тел. При скоростях движ. воды около 10 м/c и выше в зоне обтекания возможны участки с пониженным давлением. В этих местах давление может достичь давления насыщ. паров при данной температуре и произойдет «вскипание» жидкости. Затем возникшие пузырьки переносятся жидкостью в область более высокого давления, где они быстро исчезают - процесс кавитации.

 

2вопрос.Сжимаемость жидкости. — свойство вещества изменять свой объём при изменении внешнего давления (или при изменении напряжений в веществе)

Хар-ся коэф-том объемного сжатия, = относительному уменьшению объема W (увеличению плотности) при повышении на единицу давления p: , или , или .

При выполнении гидравлических расчетов, когда в условиях расчетов не уточняется температура воды значение коэффициента объемного сжатия можно принимать равным: b_v = 5 × 10^-10 м²/Н.

При изменении давления в воде на 200 ат ее объем изменяется лишь на 1 %. Поэтому при решении многих задач сжимаемостью жидкости обычно пренебрегают.

модуль объемной упругости K, Па _- Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия.

Хар-ет спос-ть в-ва сопротивляться всестороннему сжатию. Эта величина опр-ет, какое нужно приложить внешнее давление для уменьшения объёма на 1%. Различают адиабатический и изотермический модуль упругости. Адиабат. > изометр. и проявляется при быстротечных процессах сжатия жидкости без теплообмена

Cжимаемость жидкостей < сжимаемости газов, но > сжимаемости твердых тел.

3вопрос Расширение жидкости

Хар-тся коэффициентом температурного расширения b_t, [°C^-1 ], который показывает относительное увеличение объема жидкости при изменении температуры на один градус: , или .

В отличие от других тел объем воды при ее нагревании от 0 до 4°С уменьшается. При 4°С вода имеет наибольшую плотность и наибольший удельный вес. При дальнейшем нагревании объем воды увеличивается.

 

Вопрос ТЕКУЧЕСТЬ ЖИДКОСТИ

Текучесть жидкости - ее способность неограниченно деформироваться под действием приложенной силы. Если на часть покоящегося объема жидкости в течение определенного времени действует сколь угодно малая сила, то это вызывает сдвиг частиц относительно друг друга – течение жидкости.

Свойство текучести говорит о том, что в состоянии равновесия текучие жидкости не воспринимают касательных напряжений, а также они практически не воспринимают и растягивающие усилия.

Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу ее частиц. Из-за нее возникают касательные напряжения при ее движении. Это свойство проявляется в том, что при перемещении одних слоев жидкости относительно других (рядом расположенных), в жидкости возникают силы трения.

Силы трения способствуют тому, что слой жидкости движущийся быстрее, увлекает слой жидкости, движущийся медленнее, и наоборот. Благодаря силам трения происходит преобразование гидравлической энергии движущейся жидкости в тепловую энергию.

Действие сил трения (вязкости) можно наблюдать:

на примере цилиндрического сосуда, заполненного водой при его вращении вокруг вертикальной оси;

на примере перемещения пластины по поверхности воды, находящейся в широком сосуде;

на примере движения жидкости параллельными слоями вдоль наклонного русла.

Касательное напряжение: ,

где m - динамическая вязкость (или абсолютная вязкость) или коэффициент внутреннего трения (коэффициент динамической вязкости), [ Па×с ];

dn – расстояние между двумя бесконечно близкими слоями;

dU – разность скоростей, отнесенных к этим слоям;

- относительный сдвиг (градиент скорости).

А) Динамическая вязкость - коэффициент, характеризующий свойства жидкостей.

Б) Кинематическая вязкость n (или относительной вязкостью) - отношение динамической вязкости к плотности жидкости, т.е. n = m / r, м²/с

единица кинематической вязкости - Стокс [ Ст ] 1 Ст = 1 см² / с

Кин. вязкость воды опр-ся по формуле Пуазейля

(вискозиметры)

Работа капиллярного вискозиметра основана на сравнении времени вытекания одинаковых объемов двух разнородных жидкостей, вязкость одной из которых известна (например, вода). Вискозиметр представляет собой стеклянную U – образную трубку, в левое колено, которой впаян капилляр.