Свойства жидкостей

Жидкостью называется физическое тело, обладающее текучестью, не имеющее своей формы и всегда принимающее форму сосуда в котором находится. Частицы жидкости обладают большой подвижностью. Благодаря этому в отличие от твёрдых тел жидкость может течь и легко изменять свою форму.

Жидкости делятся на два класса: капельные и газообразные.

Капельная жидкость - это жидкость, оказывающая значительное сопротивление силам, стремящимся изменить её объём.

Газообразная жидкость – меняет свой объём в широких пределах.

Сопротивление жидкости изменению своей формы зависит от скорости процесса. При медленном изменении формы жидкости силы сопротивления малы, при быстром изменении формы жидкости последняя оказывает большое сопротивление.

В то же время в отличие от твёрдого тела жидкость оказывает большое сопротивление изменению своего объёма. Например, чтобы сжать воду только на 5% по отношению к её первоначальному объёму, на неё следует воздействовать давлением в 10⁸ Па.

1. Плотность – масса жидкости, заключенная в единице объёма /4/

, (1)

Для упругих жидкостей (газы, пары) зависит от температуры и давления . По закону Клапейрона плотность любого газа при температуре Т и давлении р может быть рассчитана по формуле:

,

где		- плотность газа при нормальных условиях (, )
		;
		- мольная масса газа, ;
		- температура, К.

Отношение веса жидкости к объёму называется удельным весом

, (2)

Связь между плотностью и удельным весом устанавливает уравнение , где - ускорение свободного падения, .

Значение плотности и удельного веса некоторых жидкостей при атмосферном давлении приведены в табл. 1 (в системе единиц измерения СИ и МКГСС).

Таблица 1

Жидкость
Вода пресная при
Морская вода
Минеральное масло (среднее значение)
Ртуть
Бензин (среднее значение)

Примечание: в отличие от других жидкостей, вода имеет наибольшее значение и при . С уменьшением и с увеличением температуры воды её плотность и удельный вес уменьшаются.

2. Сжимаемость – это способность жидкости изменять свой первоначальный объём при изменении давления и температуры. Характеризуется коэффициентами объёмного сжатия и температурного расширения .

, (3)

Величина , называется модулем объёмной упругости.

, (3а)

Для пресной воды , а .

3. Вязкость – способность жидкости сопротивляться растягивающим и сдвигающим усилиям. Обусловлена сопротивлением молекулярных сил относительному смещению частиц жидкости.

Согласно гипотезе И. Ньютона, подтверждённой исследованиями Н.П. Петрова, сила вязкостного сопротивления

, (4)

где		- поверхность трения, ;
		- поперечный градиент скорости, ;
		- динамический коэффициент вязкости, .

Величина обратная динамическому коэффициенту вязкости - называется текучестью жидкости.

Отношение называется кинематическим коэффициентом вязкости, .

В качестве внесистемной единицы кинематического коэффициента вязкости в технике широко используются единица измерения стокс (). При этом .

Коэффициент вязкости зависит от температуры и от давления.

Непосредственное определение динамического и кинематического коэффициентов вязкости связано с определёнными трудностями. Поэтому для характеристики вязкости жидкостей пользуются и единицами условной вязкости.

В России в качестве единицы условной вязкости принят градус условной вязкости - , а в некоторых европейских странах – градус Энглера – . При этом .

Условной вязкостью называется отношение времени истечения испытуемой жидкости через капилляр к времени истечения такого же объёма дистиллированной воды при .

Для перевода единиц условной вязкости в другие единицы измерения вязкости применяют эмпирические формулы.

Процесс измерения вязкости называется вискозиметрией, а применяемые при этом приборы – вискозиметрами.

Вязкость пресной воды при .

4. Растворимость газов в жидкости. Все жидкости способны растворять газы при изменении давления и температуры. Эта способность учитывается коэффициентом растворимости

(5)

где и - объёмы растворённого газа и жидкости.

Газы, будучи в растворённом состоянии, мало оказывают влияние на другие физические свойства жидкостей. Однако в минеральных жидкостях растворенный газ может стать причиной образования устойчивой пены, из-за чего снижается жёсткость объёмного гидропривода.

Воздух, растворенный в минеральных жидкостях, кроме того, интенсифицирует процесс окисления этих жидкостей.

5. Химическая и механическая стойкость – способность жидкости сохранять свои первоначальные физические свойства при воздействии на них изменяющихся давления и температуры, а также от влияния на жидкость конструкционных материалов. Это свойство учитывается при выборе типа и марки рабочих жидкостей для объёмного гидропривода.

6. Кавитация.

Кавитацией называется процесс вскипания жидкости при обычной температуре, вызванный падением давления в этой жидкости до давления её насыщенных паров. Состояние насыщенных паров – это такое состояние двухфазной жидкости, когда число молекул жидкости, превращающихся в пар, сравнивается с числом молекул, превращающихся из пара в жидкость. Давление, соответствующее такому двухфазному состоянию жидкости, называется давлением насыщенных паров. Это давление зависит от рода жидкости и температуры. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает.

Поиск по сайту: