Fizikai tulajdonságok folyadékok
Fizikai tulajdonságok folyadékok
Sűrűsége. Sűrűség - egy folyékony massza szereplő egységnyi térfogatban. A Nemzetközi Mértékegység Rendszer (SI) mérjük kg / m3. Egy homogén folyékony
.
Ha a folyadék nem egyenletes térfogat V. ezt a képletet csak lehetővé teszi, hogy kiszámítja az átlagos sűrűség értékét, és a valódi sűrűsége bármely ponton lehet meghatározni, mint
.
Értékek folyadék sűrűsége növekszik a nyomás növelésével. Például, a víz sűrűsége 0 ° C között változik a nyomás növelésével (0,1-400 MPa) a 999-1146 kg / m3. Növekvő hőmérséklettel, folyékony sűrűsége csökken. Kivételt képez ez alól csak víz a hőmérséklet-tartományban 0-4 ° C-on: a sűrűség növekszik és eléri a maximális (1000 kg / m3) a t = 3,98 ° C-on A további melegítés, sűrűsége csökken, mint a más folyadékok. Ez az oka annak, hogy a víz hőmérséklete alján mély vizek, télen mindig 4 ° C-on Amikor a víz hűtés 4 ° C-on vizet keringetve a tartály le van állítva, amely megakadályozza fagyasztás hogy azt az alsó.
Az értékek a sűrűsége néhány közös folyadékok normál körülmények között (T = 20 ° C, p = 0,1 MPa)
* Mercury - 13 546 kg / m3;
* Természetes olaj - 760-900 kg / m3;
* Ásványi olaj - 850-930 kg / m3;
* Benzin - 712-780 kg / m3.
Fajlagos térfogata. Fajlagos térfogat - térfogatban egy egységnyi tömegű folyadékot, hogy a reciproka sűrűség:
.
Tehát történelmileg, hogy ez a funkció csak ritkán használják csepegtető folyadék, de nagyon széles körben használják a gázt.
Fajsúly. Fajsúly - a súlya egységnyi térfogatú folyadék:
.
Relatív sűrűség. Relatív sűrűség - az aránya folyadék sűrűsége a sűrűség desztillált vízzel 4 ° C-on:
.
Mivel rvody + 4 = 1000 kg / m3, ez könnyen kiszámítható a relatív sűrűsége.
Mindezek a jellemzők a folyadékok jellemzésére gyakorlatilag ugyanazt az ingatlant.
Közegsűrűség lehet számítani a fenti képletek, valamint a lehetséges és mérésére egy speciális eszköz úgynevezett hydrometert. Ez az eszköz hasonló az úszó horgászat. A merülési mélysége függ a folyadék sűrűsége.
Összenyomhatóság. Összenyomhatóság - fluid ingatlan változtatja meg a térfogatát nyomás alatt. Az összenyomhatóságot jellemzi két mennyiség: bp Sűrítési arány és ömlesztett rugalmassági modulus K.
Sűrítési arány - ez a relatív változás térfogat folyadék per egységnyi nyomása
.
A „mínusz” ebben a kifejezésben szerepel, hogy ez a tényező pozitív értéket, mivel a származékos mindig negatív.
Ha elfogadjuk, hogy tudjuk kb térfogatának kiszámításához és a folyadék sűrűsége, amikor a nyomás:
ahol V 0, r0 - az a térfogat és a folyadék sűrűsége egy nyomás p 0;
Dp = p - p 0 - a nyomás változása.
Az inverz Sűrítési arány, az úgynevezett ömlesztett rugalmassági modulus
Tömeges modulus kissé nő a nyomás növelésével, és kismértékben csökken a hőmérséklet növekedésével. Úgy becsüljük komprimáihatóságát a folyékony cseppek. Légköri nyomáson ásványi olajok K »1320 - 1720 MPa. Amikor a nyomás a 10 MPa (körülbelül 100 atm), a változás térfogatú ásványolajat megközelítőleg
azaz a változás a folyadék térfogata ilyen anyagból nyomásváltozást 0,67%. Emiatt a hidraulikus folyadék gyakran tekintik összenyomhatatlan.
Hőtágulást. Hőtágulás - fluid ingatlan változtatja meg a térfogatát a hőmérséklettel. Jellemzi a hőtágulási Bt. amely a relatív térfogatváltozás per 1 fokozat:
A víz arány növekszik a hőmérséklet emelkedésével (p = 0,1 MPa és a hőmérséklet változik 0 és 100 ° C-körülbelül - ,000025-0,000720). nyomásnövekedés alacsony hőmérsékleten növekedéséhez vezet, míg a hőmérséklet 50 ° C feletti -, hogy csökkentsék azt. A legtöbb más cseppek csökken a nyomás növelésével.
A végső formájában a BT = const (egy kis hőmérséklet-változás)
; .
ahol DT = T - T 0 - változás a fluidum hőmérséklete.
A térfogatváltozást melegítés hatására folyadékok nagyon észrevehető, így figyelembe kell venni a tervezés során a hidraulikus eszköz, amelyben a folyadékot melegítjük jelentősen.
Kapilláris jelenségek. A felszínen a folyadék és a gáz üzemi felületi feszültség erők, amelyek hajlamosak arra, hogy gömb alakú térfogat folyékony, de a gravitációs erő ezt nem teszi lehetővé, ha a folyadék jelentős mennyiségben. Ez a jelenség csak észrevehető, amikor a folyadék látható az összeg csepp vagy egy vékony hajszálcső vagy hézag van. felületi feszültség erők a folyadék további nyomást
,
ahol s - felületi feszültség együtthatója a folyadék;
R 1, R 2 - görbületi sugarak.
A kapilláris rések és ezt a nyomást okok növelése vagy csökkentése, a folyadék relatív a normális szintre. Ezt a jelenséget nevezzük kapilláris jelenségek. További nyomást mindig irányul, hogy a görbületi középpontja a meniszkusz. Ha a folyadék nem nedvesíti a kapilláris felületének, a meniszkusz domború alakú, és a nyomás a felületi feszültség erők egybeesik az irányba légköri nyomáson - a folyadék szintje a kapilláris csökken. Ha a folyadék nedvesíti a felszínen a kapilláris, a meniszkusz konkáv alakú, és a további nyomást kell irányítani felfelé, felé a légköri nyomás. Ennek következtében - az emelkedés a folyadékot a kapilláris. Emelési magasság (csökkentő) lévő folyadék az üvegcső adja meg:
,
ahol a d - átmérője a kapilláris;
k - az együttható az egyes folyadék.
Például a víz K = 30 mm2; az alkohol k = 11,5 mm2; higany k = -10,1 mm 2.
A fluid nyomás mérésére használt eszközöket cső átmérője 10-12 mm. Ebben az esetben a hatás a kapilláris kis tapintható. A rés az egyik görbületi sugarak a végtelenbe, és ennélfogva egy további, nyomás, magasság és a szinten eltérést kapunk két szor kisebb, mint a kapilláris.
Viszkozitását. Viszkozitás - az a tulajdonsága, hogy a folyadék ellenállni nyíró a rétegei. Amikor a folyadék áramlik mentén szilárd fal a folyadék rétegek vele szomszédos fékezi súrlódási erők a rétegek között, vagyis viszkozitása miatt (ábra. 1).
Newton szerint hipotézise, kísérletileg igazoltuk NP Petrov, a nyírási hangsúlyozza a laminált áramlási:
,
ahol - a keresztirányú sebességgradiens modul;
Ábra. 1. A sebesség profil m - dinamikus tényező
viszkózus folyadék viszkozitása mentén.
Newton törvénye viszkózus súrlódás, ebből következik, hogy a nyírási feszültségek csak egy mozgó folyadék. Ha van egy sebességgradiens is merőleges irányban a rajz síkjában, meg kell jegyezni a részleges általános képletű.
Továbbá Pa × használatra egység Poise: 1P = 0,1 Pa × s.
Ezen felül a dinamikus viszkozitási együttható, egy széles körben használt technika kinematikai viszkozitási együttható:
.
A régi szakirodalomban vannak olyan egységek, mint a Stokes': cm 1 = 1 cm2 / s = 10-4 m2 / s.
Előfordul, hogy a nevek m és n szó „együttható” a rövidség, bár elvileg ez nem lehet tenni.
A növekvő hőmérséklet, a folyadék viszkozitása csepp csökken nagyon erősen (exponenciálisan) és gázok - lineárisan növekszik. Például, ha a friss vizet melegítjük 0-100 ° C-os kinematikai viszkozitási együtthatót csepp 1,79 × 10-6, hogy 0,29 × 10-6 m2 / s, azaz több mint 6-szor. Ugyanebben hőmérséklet-tartományban a viszkozitás a ásványi olaj változik a több tíz vagy több száz alkalommal. növeli alacsony hőmérsékleteken meredeken viszkozitása olajok.
Mérték viszkozitású, speciális eszközökkel, az úgynevezett viszkozitásmérők. A működési elve az ilyen eszközök abban áll, összehasonlítva az átfolyási idejét egy előre meghatározott mennyiségű vizsgált és standard folyadékok át a kapilláris.
Meg kell mondani, hogy vannak olyan folyadékok, amelyek nem a törvénytisztelet Newton viszkózus súrlódás. Példaként említhetők agyag, cement, mész és a kolloid oldatok, olajok és kenőolajok közeli hőmérsékleten megszilárdulási hőmérséklet, festékek, ragasztók, gyanták, különféle fehérjék, lipidek, keményítő szuszpenzió, zselatin, stb Ez az úgynevezett nem-newtoni folyadék, vagy rendellenes. A nem-newtoni folyadékok a keresztirányú sebességgradiens függését nyírófeszültségek lehet egy a következő típusok:
; .
Volatilitás. Párolgási rejlő összes folyadék, de különböző mértékben, és ez erősen függ a feltételeket, amelyek mellett a tárolt folyadék. Az egyik jellemzője a párolgás a forráspontja normál légköri nyomáson. De légköri nyomáson - csak egy speciális esete a hidraulikus nyomás, annyira jellemző teljesebb elpárologtatása az a nyomás (rugalmasságának) telített parovpn.p .. A magasabb pn.p. A több illékony folyadék. Növekvő hőmérséklettel növeli, hanem a különböző folyadékok különböző mértékben. Ezért, még a sík, száraz levegő télen érintkezik a tárgy, amely tartalmazza a fagy hűtés válik nedves, és a kondenzált vízcseppek. Tisztában van vele, ember visel szemüveget. Kondenzáció figyelhető meg a cső felületén, amelyen keresztül a hideg vizet táplálunk be az ablaküvegek vagy hasonlók
A többkomponensű folyadékok (keverékei) telített gőz nyomása is függ térfogataránya a gőz és folyadék fázis. Számukra, a telített gőz nyomása nagyobb, mint egy nagy része által elfoglalt térfogat folyadék. A rájuk hivatkozásokat olyan értékek pn.p. amikor a térfogat arány a gőz és folyadék fázis 4: 1.
Az oldhatósági gázok és folyadékok. Az oldhatósági gázok és folyadékok jellemzi az oldott egységnyi térfogatú gáz folyadék. Ez az érték növekszik a nyomás növelésével és eltér a különböző folyadékok.
A relatív mennyisége az oldott gáz lehet kiszámítani Henry-törvény:
ahol Vr - az a térfogat az oldott gáz a normál feltételekre (p 0, T 0);
k - oldhatósági hányadosa;
p - a nyomás a folyadékot.
Például, t = 20 ° C jelentése a következő:
- ásványi olajok »0,08;
Növelésével a sűrűsége és viszkozitása az ásványi olaj oldhatósága gázok enyhén csökken. Növekvő hőmérséklettel az oldhatóság együttható szinte változatlan, de hogy ezt a kis hatása van szükség, ha a folyadék fut egy széles hőmérséklet-tartományban: telített egy adott hőmérsékleten folyékonyak gáz kezdenek szekretálni oldott gáz egy másik hőmérsékleten, ami vezet a habképződést, amely folytonossági közepes és okozhat meghajtó hiba.
Általában, az ásványi olajat telített levegővel több órán keresztül, de ha az olaj keverjük a tartályban, a hab képződik. A terület közötti érintkezés a folyadék és a levegő megnövekedett többször át. Ez okozhatja telítettségét a gázt a folyadék néhány percig.
Amikor a nyomás csökkentésével a telített folyadék gázok kezdenek látszanak, és ezt sokkal gyorsabb, mint oldjuk fel. Gáz állhat másodpercek kérdése, vagy akár a másodperc tört része.