Реальная и идеальная жидкости
Жидкость– физическое тело, молекулы которого слабо связаны между собой. Поэтому незначительные силы способны легко изменить форму жидкости, которая способна сохранить объем, но не форму. В гидравлике жидкость рассматривают как непрерывную среду, заполняющую пространство без пустот и промежутков, т.е. отвлекаются от молекулярного строения жидкости и её частицы, даже бесконечно малые, считают состоящими из большого числа молекул.
Реальной жидкостью называют жидкость, обладающую вязкостью (свойство жидкости сопротивляться сдвигу ее слоев).
Идеальная или невязкая жидкость является упрощенной моделью реальной (вязкой) жидкости. По предположению, идеальная жидкость имеет все свойства реальной, кроме вязкости.
5.Физические свойства жидкостей
Физические свойства характеризуются температурным расширением, сжимаемостью, упругостью, испаряемостью и вязкостью.
Температурное расширение – это свойство жидкости изменять свой объем при изменении температуры
Сжимаемость жидкостей– это свойство жидкостей изменять свой объем при изменении давления
Упругость жидкостей – это способность жидкости принимать свой прежний объем после снятия внешней нагрузки. Такое свойство жидкости характеризуется коэффициентом упругости e= 1/bp. Свойство упругости определяет использование жидкости в качестве рабочего тела во многих гидравлических устройствах и в машинах и характеризуется модулем упругости К, Н/м.
|
|
|
Испаряемость. Испаряемость присуща всем жидкостям, но в различной степени, причем она сильно зависит от условий, в которых находится жидкость. Одной из характеристик испаряемости является температура кипения при нормальном атмосферном давлении. Но атмосферное давление – это лишь частный случай давления в гидросистеме, поэтому более полной характеристикой испаряемости являетсядавление (упругость) насыщенных паровpн.п.. Чем выше pн.п, тем более летучая жидкость. С ростом температуры оно возрастает, но для разных жидкостей в различной степени. Поэтому даже сухой воздух в квартире зимой при контакте с предметом, занесенным с мороза, при остывании становится влажным, и из него конденсируются капельки воды. Это хорошо знают люди, носящие очки. Образование конденсата можно наблюдать на поверхности труб, по которым подается холодная вода, на оконных стеклах и т.п.
Вязкость жидкостей–это свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению слоев жидкости относительно друг друга. Вязкость есть свойство противоположное текучести: более вязкие жидкости (глицерин, масла и т.п.) являются менее текучими и наоборот.
При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки происходит торможение потока, обусловленное вязкостью жидкости. Скорость потока отдельных слоев уменьшается по мере приближения слоя жидкости к стенке.
|
|
|
Вязкость капельных жидкостей в значительной мере зависит от температуры. Например, с повышением температуры вязкость капельной жидкости уменьшается, а воздуха увеличивается.
Абсолютная и относительная плотность жидкости
Важнейшим физическим свойством жидкости, определяющим её концентрацию в пространстве, является плотность жидкости. Под плотностью жидкости понимается масса единицы объёма жидкости:
где: М - масса жидкости,
W - объём, занимаемый жидкостью.
Исключительными особенностями обладает вода, максимальная плотность которой отмечается при 4 °С
Кроме абсолютной величины плотности капельной жидкости, на практике пользуются и величиной её относительной плотности, которая представляет собой отношение величины абсолютной плотности жидкости к плотности чистой воды при температуре 4 °С: 
. Относительная плотность жидкости - величина безразмерная.
Относительной плотностью вещества называют отношение плотности исследуемого вещества к плотности эталонного вещества. В качестве эталонной жидкости чаще всего используют дистиллированную воду, плотность которой при +20 °C равна 998,203 кг/м3, а при температуре максимальной плотности (+4 °C) составляет 999,973 кг/м3.
|
|
|
Определяют относительную плотностьпри помощи пикнометра, взвешивая сначала пустой пикнометр, затем пикнометр с дистиллированной водой, а потом пикнометр с исследуемой жидкостью.
7. Сжимаемость.Сжимаемость –это свойство жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость характеризуется двумя величинами: коэффициентом объемного сжатия bp и объемным модулем упругости K.
Коэффициент объемного сжатия – это относительное изменение объема жидкости, приходящееся на единицу давления
.
Знак “минус” в этом выражении введен для того, чтобы этот коэффициент имел положительные значения, так как производная 
всегда отрицательная.
Если принять, что 
, то можно приближенно рассчитать объем и плотность жидкости при изменении давления:
Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется объемным модулем упругости
Объемный модуль упругости несколько возрастает при повышении давления и немного снижается при росте температуры. Оценим сжимаемость капельных жидкостей. При атмосферном давлении для минеральных масел K » 1320 – 1720 МПа. При повышении давления на 10 МПа (приблизительно 100 ат) изменение объема минерального масла составит примерно
|
|
|
то есть изменение объема жидкости при столь существенном изменении давления составило 0,67%. По этой причине в гидравлике очень часто жидкость считают несжимаемой.
8. Температурное расширение.Температурное расширение– это свойство жидкости изменять свой объем при изменении температуры. Характеризуется коэффициентом температурного расширения bT , который представляет собой относительное изменение объема, приходящееся на 1 градус:
Для воды коэффициент 
при увеличении температуры возрастает. Рост давления при низких температурах приводит к увеличению , а при температурах выше 50°С – к его снижению. Для большинства других капельных жидкостей с ростом давления уменьшается.
В конечной форме при bT = const (при малом изменении температуры)
; 
,
где DT = T – T0 – изменение температуры жидкости.
Изменение объема при нагревании жидкостей весьма ощутимо, поэтому его необходимо учитывать при проектировании гидравлических устройств, в которых жидкость существенно нагревается.
Дата добавления: 2018-05-02; просмотров: 6489; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!