Понятие жидкости. Виды жидкостей

↑

▷ Содержание

Стр 1 из 7Следующая ⇒

▷ Похожие статьи

Понятие жидкости. Виды жидкостей

Жидкость - физическое тело, обладающее свойством текучести, т.е. способностью изменять форму под воздействие сколь угодно малых сил. Свойство текучести обусловлено тепловым перемещением молекул и проявляется в малой сопротивляемости деформациям сдвига, т.е. малой упругости формы. Термин жидкость явл. собирательным, он используется для обозначения как жидкостей, так и газов. Жидкости делятся на: а)Капельные ж-ти; б) Газообразные ж-ти. а)Капельные: вода, бензин, керосин; способны образовывать капли под воздействием сил поверхностного натяжения; облад-ют малой сжимаемостью; заполняют ч. занимаемого объема, образуя пов-ть раздела газ –жидкость, которая называется свободной. б) Газообразные: воздух, пары, газы. Легко сжимаются; занимают весь объем. Капельные ж. по харак-ру молек.-х движений и численному значению межмолек-х сил занимает промежуточное положение между тв. Телами и газами, поэтому они обладают св-вами характерными как для тв. тел, так и для газов. С тв. телами: большая плотность, малая сжимаемость.С газообразными: текучесть.

Модель жидкости.

В гидравлике при изучении з-нов равновесия и движения, реальная ж-ть заменяется ее моделью. Модель должна отражать существу-е в рамках решаемой задачи св-ва ж-тей, быть простой, наглядной и допускать применение матем-х методов анализа. В гидравлике использ-т модель ж-ти, в основе которой лежит гипотеза сплошности, высказанная Деламбером. Согласно этой гипотезе жидкость состоит из бесконечного множества элем-х жидких объемов - жидких частиц. Они примыкают друг к другу, заполняют без промежутков занимаемое пространство, параметры ж-ти в пределах частиц (V, P, плотность, вязкость) измен-ся на бесконечности. Жидк. Частицы взаимодействуют друг с другом, и ограничивающимися поверхностями перемещаются и деформируются, однако масса каждой частицы остается неизменной.Предполагается, что к ж.ч. применимы з-ны классич. механики. Гипотеза сплошности позволяет представить ж. в виде сплошной среды, масса которой непрерывно распределена по объему, в силу этого и др. парам-ры ж-ти таже непрерывны по объему и являются непрерывными, а значит дифференцируемыми ф-циями координаты точки и времени.Что дает такая модель? Эта модель позволяет при исследовании равновесия и движ. ж-ти использовать математический аппарат дифференциального исчисления.

3. Плотность жидкости.Интенсивность распределения массы по объему характеризует величина, называемая плотностью жидкости. (Осн-я характеристика жидкости).Плотность- отношение m жидкости к V, который она занимает. , где m- масса жидкости в объеме V. (кг/ )

Данное определение справедливо для однородных ж-тей, имеющих одинаковую интенсивность изменения массы. Для неоднородных ж-тей это соотношение позволяет вычислить среднюю по объему плотность.Для неоднородных ж. в некоторой т. А определяется следующим образом:

, где -масса малого объема , который стягивается в т. А. зависит от давления P и температуры t. Для технич-х жидкостей: ↑p→ ρ↓,↑t→ ρ ↓.

С ρ связаны следующие параметры жидкости:

1. Относительная плотность. , где =1000кг/м3.

Плотность стандартного тела - дистиллированной воды, при температуре t=4 градуса С.

2. Удельный объем – объем единицы массы жидкости.

, ()

3. Удельный вес – отношение веса жидкости к занимаемому объему.

, (н/м3) ρ измеряется с помощью пикнометров.

4. Объемные свойства жидкости.Пусть Р и t получили приращение относительно своих первоначальных значений. Тогда V жидкости при измененных Р и t можно определить, воспользуясь формулой Тейлора.

V(P+ΔP; t+Δt)=V(P,t)- +…

ΔV= V(P+ΔP; t+Δt)- V(P,t)=)- +…

ΔV/V=- (1)– связывает полное относительное приращение V при измен-ии P на ΔP и t на Δt. Коэф-т стоящий в выражении перед ΔP называется изотермическим коэф-ом объемного сжатия и обозначается , (1/Па) (2) Он характеризует относительное изменение объема жидкости при изменении Р на 1 паскаль при фиксированном начальном значении t. Величину обратную называют изотермическим модулем упругости. k= , (Па)

Коэффициент, стоящий перед называется изобарным коэф-ом объемного расширения.

И обозначается , (1/°С) (4)_

Подставив (2), (4) в (1) получим (5)

Рассм. 2 характерных случая.

1-ый случай: предположим, что сжатие ж. происходит при постоянной температуре.

- обобщенный закон Гука. Каково сжатие таково и давление.

Уменьшение относит-го объема ж. = приращению относительной плотности.

= –одна из форм з-на Гука. (м/ ) a – скорость распространения упругой волны в жидкости (или скорость звука в жидкости) Упругость ж. оценивается коэф-ом объемного сжатия , модулем объемной упугости К, скоростью звука a. K= , a=

2-ой случай. Предположим, что жид-ть нагревается при постоянном P. P=const, ΔP=0. - выражает закон объемного теплового расширения жидкости. (1/°С)

Вязкость жидкости.

Вязкость – св-во ж. оказать сопротивление относительному сдвигу слоев. Проявляется в том, что при относительном перемещении слоев на поверхности их соприкосновения возникают силы сопротивления сдвигу, которые называются силами внутреннего трения или вязкости. Эти силы являются результатом межмолек-х связей между соприкасающимися слоями и существуют только в движущихся ж-тях.Рассм. Слоистое течение вязкой жидкости вдоль твердой стенки. (график).При удалении слоя от стенки скорость возрастает. В 1686г. Ньютоном была высказана теория о том, что при слоистом течении ж-ти силы внутреннего трения между слоями пропорц-ны площади соприкосновения и градиенту скорости. - знак в формуле определяется знаком градиента. +, если >0 и -, если <0, в результате сила будет всегда положительна. S – площадь соприкосновения слоев, – градиент скорости, характеризующий интенсивность сдвига слоев вдоль нормали к с стенке. - коэффициент динамической вязкости. В СИ (Па *С), в СГС (П) –пуаз. 1П=0.1 Па*С - коэффициент статической вязкости. В СИ (), в СГС (Ст) – стокс.

1 санти (с) - (1* ). Вязкость зависит от родаи химического состава жидкости, t, P. С увеличением t вязкость уменьшается. С увеличением P вязкость незначительно увеличивается.Шарль кулон подтвердил гипотезу Ньютона. В ж., в которых сила трения след-т з-ну Н. называются ньютоновскими или нормальными: вода, бензин, мин. масла. Ж., которые не подчиняются з-ну называются неньютоновскими или аномальными: смолы, коллоидные р-ры.Вязкость определяется с помощью вискозиметров. Подразделяются на капиллярные, истечения, шариковые, ротационные, УЗ.

6. Растворимость газов в жидкости. Парообразование. Кипение. Кавитация.

1. Растворимость газов в жидкости. Все жидкости в известной степени поглощают и растворяют газы. Кол-во раствор-го газа зависит от P, чем ↑P, тем ↑V газа растворенного в жидкости. Понижение давления в некоторой точке гидросистемы влечет за собой выдел-е в этом месте газов в виде мельч-х пузырьков с образованием пены. 2.Парообразование. Капельные ж-ти при опред-х P и t переходят в газообразное состояние, этот процесс называется парообразованием. А обратный процесс- конденсация.В замкн-ом пространстве указ-е фазовые переходы происходят одновременно и могут сопровождатся возникновением равновесного состояния. Это равновесное состояние называется насыщенным паром, а P, соответствующее ему называется давлением насыщенного пара. Явл. основной характ-ой парообразования.

3.Кипенеие. Процесс интенсивного парообразования внутри жидкости. Кипение происходит, при условии P< . Конденсация паров наступает, при P> .

4. Кавитация. Это явление местного вскипания жидкости с последующей конденсацией ее паров. P в зоне кавитации сначала уменьшается до P< ,а потом увеличивается. При конденсации паров происходит смыкание пузырьков и полостей, что которое сопровождается характерным шумом, местным повышением давления до сотен атмосфер и t-ры 1000-1500 градусов С. Если t-ра смыкания пузырька совпадает с внутр-ей поверх-тью трубы, то происходит выкрашивание.- Кавитационная коррозия. Увеличение температуры способствует интенсификации окислительных процессов. Борьба: подобрать материал; не допускать вскипания ж-ти P> .

7. Силы, действующие в жидкости.В силу подвижности жидких частиц, ж. не способна воспринимать сосредоточенные силы.Поэтому в ж. действуют распердел-е силы, которые делятся на 2 группы. 1) Поверхностные силы – это, силы распределенные по пов-ти, огран-ой . Эти силы явл-ся результатом воздействия на ж. частицы соседних ж. частиц, огранич-х поверхностями.Их величина пропорциональна площади поверхности по которой они действуют. Поверх-е силы разложены на две составляющие: нормальные (давление) и составляющие (поверх-е натяжение).

2) Массовые силы-силы, действующие на каждую частицу и непрерывно распределена по всему объему. F пропорцион-а массе: (сила тяжести, сила инерции). Единичная поверх-я сила – поверх-я сила, отнесенная к единице площади. Характеризует интенсивность распределения поверх-х сил. Физический смысл: напряжения (нормальные и касательные). Нормальное напряжение при сжатии – давление. Единичная массовая сила- массовая сила, отнесенная к 1 массы ж-ти. Физич. Смысл – ускорение ж. частиц.

9. Дифференциальное ур-е равновесия ж-ти (вывод).

Рассм. покоящуюся однородную несжимаемую жидкость. Ж.ч. рассм. в виде прямоуг-го парал-да. В соотв. С моделью ж.в основе которой лежит гипотеза сплошности. Ж. можно представитьв виде бесконечной совокупности Ж. ч. К частицам применим законы механики твердого тела. Поэтому Д.у.равновесия ж.могут быть получены из условия рановесия поверхностных и массовых сил действующих на параллелепипед. Рассм. одну пространственную координату, например х. Выразим давление на левой и правой грани через Р в точке А. ) ) - частная производная, характеризующая интенсивность изменения давления вдоль оси х, при неизменных значениях y и z, соотв-х центрам рассм-х граней. Приращение Р при изменении координаты х на +- отн. точки А. Элементарные силы давления на грани равны - d )dy,dz d ) dy,dz (1)

Кроме элем-х поверхностных сил на объем действует массовая сила, равнод-я в т.А

d d d

)dydz- )dydz+

Раскроем скобки и полученный результат поделим на dx,dy,dz.

-дифуры равновесия жидкости.

Из уравнений Эйлера (1755г) следует, что изменение Р вдоль коор-ты x,y,z происходит за счет соответствующих изменений проекции и единичной массовой силы х, у,z. dP=ρ(xdx+ydy+zdz)

Сообщающиеся сосуды.

Сообщающиеся сосуды – объемы жидкостей, имеющие несколько свободных поверхностей, при этом две любые точки объемов могут быть соединены непрерывной линией.Рассмотрим два открытых сообщающихся сосуда, в которых находятся несмешивающиеся жидкости разных плотностей.Через поверхность раздела этих жидкостей проведем плоскость сравнения. Плоскость сравнения одновременно является и плоскостью равного давления. Ра+ρ1g(z01-z1)= Ра+ρ2g(z02-z2)

ρ1gz01= ρ2gz02 z01/ z02= ρ2/ ρ1 Уровни свободных поверхностей сообщающихся сосудах, относительно поверхности раздела разнородных жидкостей, обратно пропорциональны их плотностям.

ρ1= ρ2→ z01= z02Уровни одинаковы в сообщающихся сосудах, если жидкость однородна и одинакова.

8. Гидростатическое давление.

Если взять и рассм. , то получим величину, назыв-ю давлением жидкости в точке, к которой стягивается площадка ΔS. P= Давление - мера интенсивности внутр-х, поверх-х сил в жидкости, возникающих под действием внешних поверх-х и массовых сил. Давл-е в покоящейся ж. называется гидростатическим. dF=Pds Направление давления – давление в жидкости по направлению совпадает с внутренней нормалью к пов-ти, по которой оно действует. В системе СИ (Па=1Н/ ).

1 Бар= 1 мм. рт.ст.=133.3 Па 1 мм в. ст.=9.81 Па 1 атм=

Свойства:На внешние пов-ти жидкости гидростатич-е давление направлено по нормали внутрь V жидкости.В любой точке внутри ж. гидростатич-е давление по всем направлениям одинаково, т.е. не зависит от наклона площадки ΔS, по которой оно действует.Физически эти св-ва обусловлены тем, что покоящаяся жидкость не передает касат-е и растяг-е силы, а воспринимает только равномерное всестороннее сжатие. Любая ж. ч. сжата со всех сторон одинаково!

Виды движения жидкости

Рассмотрение движения жидкости в пространстве ограниченного твердыми направляющими поверхностями. Совокупность твердых направляющих поверхностей называется РУСЛОМ.

Скорость жидкости в заданной точке пространства называется местной скоростью. Задачей кинематики является нахождение скоростей в заданных точках пространства, т.е. в нахождении поля местных скоростей. По характеру изменения поля скоростей во времени движения жидкости подразделяется на – неустановившееся -установившееся Неустановившееся или нестационарное движение – это движение жидкости, с изменяющимися во времени местными скоростями.Т.к. скорость изменяется во времени, то существуют не равные нулю производные. условия нестационарности движения жидкости. Примеры неустановившегося движения жидкости -быстрое истечение жидкости через отверстие в дне сосуда -движение жидкости во всасывающем и напорном трубопроводе поршневого насоса. Установившимся движением жидкости называется движение с неизменными во времени скоростями. условие стационарности движения. Примеры установившегося движения: -истечение жидкости из сосуда, в котором поддерживается постоянный уровень жидкости -движение жидкости во всасывающем и напорном трубопроводе центробежного насоса. 2) По характеру изменения поля скоростей в пространстве установившиеся движения могут быть не равномерным, равномерным, плавноизменяющимся. –При неравномерном движении местные скорости изменяются в пространстве по величине и направлению. - При равномерном движении местные скорости неизменны во всех точках пространства(движение жидкости в цилиндрической трубе) - Плавноизменяющееся движение характеризуется плавным изменением поля скоростей в пространстве (движение жидкости в трубе, которая имеет плавный поворот) к плавноизменяющемуся движению применимы законы равномерного движения.

Струйная модель дв Ж

При изучении поступательного движения используется струйная модель жидкости. Её элементами являются: линии тока, трубки тока и элементарные струйки. Линия тока – это линия, в каждой точке которой, в данный момент времени, вектор скорости совпадает с касательной к этой линии. Трубка тока – это поверхность, образованная ЛТ нормальными в каждой точке бесконечно малого замкнутого контура. Элементарная струйка – это жидкость, движущаяся внутри трубки тока. Обладает двумя свойствами. Жидкость не входит и не выходит, через боковую поверхность элементарной струйки. Таким образом элементарная струйка является непроницаемой. Скорость и другие параметры жидкости в пределах поперечного сечения элементарной струйки изменяются на бесконечно малую величину.

23 потоки ЖПотоком называется движущаяся масса жидкости, ограничивающаяся твердыми направляющимися поверхностями. По характеру и сочетанию ограниченных поверхностей потоки подразделяются на безнапорные, напорные и гидравлические струи.Безнапорный поток – это поток ограниченный частично твердыми и частично свободными поверхностями. Напорный поток – поток ограниченный твердыми направляющими. Гидравлическая струя – это поток ограниченный только жидкостью или только газовой средой. В рамках струйной модели жидкости поток рассматривается как бесконечная совокупность элементарной струек, которые не перемешиваются, а при разных скоростях скользят относительно друг друга.

24 Живое сечение потока. Расход. Средняя скорость.Живое сечение потока – поверхность, в пределах потока нормальная в каждой своей точке проходящая через них линиями тока. При равномерном движении сечение является плоским. Основная характеристика сечения – его площадь. П – сплоченный периметр (перпендикулярно соприкасающийся с жидкой поверхностью стенки трубы). Расход – количество жидкости, проходящей через живое сечение потока в единицу времени. Количество можно изменять в объеме, массы и веса. Следовательно, различают: объемный расход Q [м3/с]; - массовый расход Qm [кг/с]; - весовой расход QG [Н/c]. Qm=ρ·Q QG=g·Qm= ρ·g·Q (взаимосвязь) dV=dS·dldQ=dV/dt=υ·dS Q= (*) υ – скорость жидкости вдоль элементарной струйки (*) – расход основной параметр потока Средняя скорость потока – в данном сечении определяется как частное от деления объемного расхода и площади живого сечения.υ ср=Q/S

Физический смысл: υ ср – средняя по сечению скорость жидкости Если известна υ ср → Q= υ ср·S

25. Уравнение неразрывности.

В соответствии со струйной моделью жидкости, поток может быть представлен бесконечной совокупностью элементарных струек. Элементарные струйки являются непроницаемыми, а жидкость сплошной и несжимаемой, поэтому объемный расход вдоль потока есть величина const. Q=const

Условие неразрывности υ ср·S=const S↑→ υ ср ↓ S↓→ υ ср ↑ Q1=Q2 S1· υ ср1= S2· υ ср2

υ ср1/ υ ср2= S2/ S1Скорости в сечениях обратно пропорциональны их площади.

26. Дифференциальные уравнения движения идеальной жидкости. Под идеальной понимают несжимаемой и лишенной вязкости жидкости. В этой жидкости сила внутреннего трения отсутствует, а так же связанные с ними потери энергии. Для вывода уравнений движения идеальной жидкости воспользуемся принципом Даламбера, который позволяет получить уравнение динамики из уравнения статики. ρ – плотность жидкости х, у, z – проекции единичной массовой силы на соответствующие оси координат Согласно принципу Даламбера уравнения движения могут быть получены из уравнения равновесия (1), если в каждой из них включить соответствующие проекции единичной силы инерции, взятой с противоположным («-») знаком. где δm – масса жидкости частицы
(3) Величина это скорость жидких частиц по линии тока. Проекции вектора скорости зависят от координат ж.ч. по линии тока и времени.

) t-время, независимая переменная

координаты ж.ч. по линии тока (зависимые переменные)

Рассмотрим установившееся движение идеальной жидкости (5) (6) (6) и (5) (4) (3)

Уравнения (7) – дифференциальные уравнения установившегося движения ид. жидкости под действием единичной силы с проекциями X, Y, Z

Параллельное соединение.

(3) и (4) позволяет установить правило построения характеристики параллельного соединения простых трубопроводов. Необходимо сложить расходы в каждом из них при одинаковых потерях напора, т.е. необходимо сложить характеристики простых трубопроводов по оси Q.

из (3)

Способы подачи жидкости.

Перемещение ж. по трубопроводам происходит за счет механической энергии, к.т. сообщается ж. и выражается разностью полных напоров в начале и конце трубопроводов Ж. движется от сечения с большим полным напором к сечению с меньшим полным напором Vср=Q/S=4ρ/πd2 Z1-геометрический напор H1>H2 При установившемся движении запас полного напора H1-H2 т.е. удельная энергия сообщения жидкости в общем случае расходуется:

1.на подЪем жидкости на высоту Z2-Z1

2. на преодоление разности давлении в конечном и начальном сеч. Трубы

3.на преодоление гидравлических сопротивлений

Запас или перепад полных напоров будет создан следующими способами подачи:

1.за счет разности уровней ж. в начале и конце трубопровода, говорят о системе подачи ж. самотеком

2.Благодаря разнице давлений в емкостях соединенным трубопроводе (подача ж. с вытеснением или выдавливанием)

3. С помощью насоса (насосная подача ж.)

40. Трубопровод с насосной подачей. Составим H1-H3=h1-3 H4-H2=h4-2

Сложим почленно H1-H3 +H4-H2= h1-3 +h4-2 (H1-H2)+(H4-H3)= h1-3 +h4-2(1)

Правая часть соотношения1- потери напора в трубопроводе явл. Функциями расхода к.т. называют характеристикой трубопровода h1-3 + h 4-2= h(Q) –потери напора в трубопроводе

H4-H3= Hнасоса - напор насоса - напор создаваемый насосом – равен приращению удельной механической энергии к.т. получает ж. в насосе. Характеристикой насоса - зависимость напора создаваемого насосом от расхода(табл. или в виде граф) Ур 1 перепишем в виде H1-H2 +Hнасоса(Q)= h(Q)-(2) Левая часть ур. (2)- располагаемый напор Зависимость располагаемого напора от расхода

Hрасп = Hнасоса(Q)-кривая напора располагаемого к.т. представляет собой хар-ку насоса, смещенная на вел H1-H2 Hрасп (Q)= h(Q) В рабочей точке (точке пересеч) созд. баланс энергии с сообщающей ж. и энергии теряемой жидкости.

41. Трубопровод с безнасосной подачей (подача самотеком). Hрасп (Q)=0-для безнасосной системы подачи H1-H2= h(Q) (3)- явл. основным при расчете безнасосных системы подачи

Подача самотеком: H1=z1+p1/ρg →(3) p2= p1→ →z1 -z2 =h(Q) →→z1 -z2→→Q H2=z2+p2/ρg

42. Трубопровод с безнасосной подачей (подача вытеснением). Hрасп (Q)=0-для безнасосной системы подачи H1-H2= h(Q) (3)- явл. основным при расчете безнасосных системы подачи

Подача вытеснением: H1=z1+p1/ρg →(3) z1 -z2 + (p1-p2)/ρg =h(Q) H2=z2+p2/ρg

Понятие жидкости. Виды жидкостей

Жидкость - физическое тело, обладающее свойством текучести, т.е. способностью изменять форму под воздействие сколь угодно малых сил. Свойство текучести обусловлено тепловым перемещением молекул и проявляется в малой сопротивляемости деформациям сдвига, т.е. малой упругости формы. Термин жидкость явл. собирательным, он используется для обозначения как жидкостей, так и газов. Жидкости делятся на: а)Капельные ж-ти; б) Газообразные ж-ти. а)Капельные: вода, бензин, керосин; способны образовывать капли под воздействием сил поверхностного натяжения; облад-ют малой сжимаемостью; заполняют ч. занимаемого объема, образуя пов-ть раздела газ –жидкость, которая называется свободной. б) Газообразные: воздух, пары, газы. Легко сжимаются; занимают весь объем. Капельные ж. по харак-ру молек.-х движений и численному значению межмолек-х сил занимает промежуточное положение между тв. Телами и газами, поэтому они обладают св-вами характерными как для тв. тел, так и для газов. С тв. телами: большая плотность, малая сжимаемость.С газообразными: текучесть.

Модель жидкости.

В гидравлике при изучении з-нов равновесия и движения, реальная ж-ть заменяется ее моделью. Модель должна отражать существу-е в рамках решаемой задачи св-ва ж-тей, быть простой, наглядной и допускать применение матем-х методов анализа. В гидравлике использ-т модель ж-ти, в основе которой лежит гипотеза сплошности, высказанная Деламбером. Согласно этой гипотезе жидкость состоит из бесконечного множества элем-х жидких объемов - жидких частиц. Они примыкают друг к другу, заполняют без промежутков занимаемое пространство, параметры ж-ти в пределах частиц (V, P, плотность, вязкость) измен-ся на бесконечности. Жидк. Частицы взаимодействуют друг с другом, и ограничивающимися поверхностями перемещаются и деформируются, однако масса каждой частицы остается неизменной.Предполагается, что к ж.ч. применимы з-ны классич. механики. Гипотеза сплошности позволяет представить ж. в виде сплошной среды, масса которой непрерывно распределена по объему, в силу этого и др. парам-ры ж-ти таже непрерывны по объему и являются непрерывными, а значит дифференцируемыми ф-циями координаты точки и времени.Что дает такая модель? Эта модель позволяет при исследовании равновесия и движ. ж-ти использовать математический аппарат дифференциального исчисления.

3. Плотность жидкости.Интенсивность распределения массы по объему характеризует величина, называемая плотностью жидкости. (Осн-я характеристика жидкости).Плотность- отношение m жидкости к V, который она занимает. , где m- масса жидкости в объеме V. (кг/ )

Данное определение справедливо для однородных ж-тей, имеющих одинаковую интенсивность изменения массы. Для неоднородных ж-тей это соотношение позволяет вычислить среднюю по объему плотность.Для неоднородных ж. в некоторой т. А определяется следующим образом:

, где -масса малого объема , который стягивается в т. А. зависит от давления P и температуры t. Для технич-х жидкостей: ↑p→ ρ↓,↑t→ ρ ↓.

С ρ связаны следующие параметры жидкости:

1. Относительная плотность. , где =1000кг/м3.

Плотность стандартного тела - дистиллированной воды, при температуре t=4 градуса С.

2. Удельный объем – объем единицы массы жидкости.

, ()

3. Удельный вес – отношение веса жидкости к занимаемому объему.

, (н/м3) ρ измеряется с помощью пикнометров.

4. Объемные свойства жидкости.Пусть Р и t получили приращение относительно своих первоначальных значений. Тогда V жидкости при измененных Р и t можно определить, воспользуясь формулой Тейлора.

V(P+ΔP; t+Δt)=V(P,t)- +…

ΔV= V(P+ΔP; t+Δt)- V(P,t)=)- +…

ΔV/V=- (1)– связывает полное относительное приращение V при измен-ии P на ΔP и t на Δt. Коэф-т стоящий в выражении перед ΔP называется изотермическим коэф-ом объемного сжатия и обозначается , (1/Па) (2) Он характеризует относительное изменение объема жидкости при изменении Р на 1 паскаль при фиксированном начальном значении t. Величину обратную называют изотермическим модулем упругости. k= , (Па)

Коэффициент, стоящий перед называется изобарным коэф-ом объемного расширения.

И обозначается , (1/°С) (4)_

Подставив (2), (4) в (1) получим (5)

Рассм. 2 характерных случая.

1-ый случай: предположим, что сжатие ж. происходит при постоянной температуре.

- обобщенный закон Гука. Каково сжатие таково и давление.

Уменьшение относит-го объема ж. = приращению относительной плотности.

= –одна из форм з-на Гука. (м/ ) a – скорость распространения упругой волны в жидкости (или скорость звука в жидкости) Упругость ж. оценивается коэф-ом объемного сжатия , модулем объемной упугости К, скоростью звука a. K= , a=

2-ой случай. Предположим, что жид-ть нагревается при постоянном P. P=const, ΔP=0. - выражает закон объемного теплового расширения жидкости. (1/°С)

Вязкость жидкости.

Вязкость – св-во ж. оказать сопротивление относительному сдвигу слоев. Проявляется в том, что при относительном перемещении слоев на поверхности их соприкосновения возникают силы сопротивления сдвигу, которые называются силами внутреннего трения или вязкости. Эти силы являются результатом межмолек-х связей между соприкасающимися слоями и существуют только в движущихся ж-тях.Рассм. Слоистое течение вязкой жидкости вдоль твердой стенки. (график).При удалении слоя от стенки скорость возрастает. В 1686г. Ньютоном была высказана теория о том, что при слоистом течении ж-ти силы внутреннего трения между слоями пропорц-ны площади соприкосновения и градиенту скорости. - знак в формуле определяется знаком градиента. +, если >0 и -, если <0, в результате сила будет всегда положительна. S – площадь соприкосновения слоев, – градиент скорости, характеризующий интенсивность сдвига слоев вдоль нормали к с стенке. - коэффициент динамической вязкости. В СИ (Па *С), в СГС (П) –пуаз. 1П=0.1 Па*С - коэффициент статической вязкости. В СИ (), в СГС (Ст) – стокс.

1 санти (с) - (1* ). Вязкость зависит от родаи химического состава жидкости, t, P. С увеличением t вязкость уменьшается. С увеличением P вязкость незначительно увеличивается.Шарль кулон подтвердил гипотезу Ньютона. В ж., в которых сила трения след-т з-ну Н. называются ньютоновскими или нормальными: вода, бензин, мин. масла. Ж., которые не подчиняются з-ну называются неньютоновскими или аномальными: смолы, коллоидные р-ры.Вязкость определяется с помощью вискозиметров. Подразделяются на капиллярные, истечения, шариковые, ротационные, УЗ.

6. Растворимость газов в жидкости. Парообразование. Кипение. Кавитация.

1. Растворимость газов в жидкости. Все жидкости в известной степени поглощают и растворяют газы. Кол-во раствор-го газа зависит от P, чем ↑P, тем ↑V газа растворенного в жидкости. Понижение давления в некоторой точке гидросистемы влечет за собой выдел-е в этом месте газов в виде мельч-х пузырьков с образованием пены. 2.Парообразование. Капельные ж-ти при опред-х P и t переходят в газообразное состояние, этот процесс называется парообразованием. А обратный процесс- конденсация.В замкн-ом пространстве указ-е фазовые переходы происходят одновременно и могут сопровождатся возникновением равновесного состояния. Это равновесное состояние называется насыщенным паром, а P, соответствующее ему называется давлением насыщенного пара. Явл. основной характ-ой парообразования.

3.Кипенеие. Процесс интенсивного парообразования внутри жидкости. Кипение происходит, при условии P< . Конденсация паров наступает, при P> .

4. Кавитация. Это явление местного вскипания жидкости с последующей конденсацией ее паров. P в зоне кавитации сначала уменьшается до P< ,а потом увеличивается. При конденсации паров происходит смыкание пузырьков и полостей, что которое сопровождается характерным шумом, местным повышением давления до сотен атмосфер и t-ры 1000-1500 градусов С. Если t-ра смыкания пузырька совпадает с внутр-ей поверх-тью трубы, то происходит выкрашивание.- Кавитационная коррозия. Увеличение температуры способствует интенсификации окислительных процессов. Борьба: подобрать материал; не допускать вскипания ж-ти P> .

7. Силы, действующие в жидкости.В силу подвижности жидких частиц, ж. не способна воспринимать сосредоточенные силы.Поэтому в ж. действуют распердел-е силы, которые делятся на 2 группы. 1) Поверхностные силы – это, силы распределенные по пов-ти, огран-ой . Эти силы явл-ся результатом воздействия на ж. ч

1234567Следующая ⇒

Поделиться:

Познавательные статьи:



Коммуникативные барьеры и пути их преодоления

Рынок недвижимости. Сущность недвижимости

Решение задач с использованием генеалогического метода

История происхождения и развития детской игры