Fizikai tulajdonságok folyadékok
Folyékony úgynevezett fizikai test, amelynek folyási tulajdonságokkal, azaz, képes megváltoztatni az alakjukat végtelenségig alatt tetszőlegesen kicsi erők. Ellentétben a gáz folyékony keveset változik denzitásváltozást nyomás alatt.
Folyadékok vannak osztva csepegtető és gáznemű. A csepegtető folyadék az edényben formájában a tartály, és egy szabad felületen. A gáz alakú közeg formájában egy hajó, és kitölti a térfogatát.
Csepegtető folyadék, például víz, kerozin, a benzin, olaj, higany, és más, a súlytalan állapotban formájában cseppek. Gáznemű közeg - a levegő és egyéb gázok a súlytalan állapotban cseppek nem rendelkezik.
A hidraulikus folyadék óta tanulmányozza a csepp, de alapvető törvényei is a tanulmányban alkalmazott gázok a nyugalmi vagy mozgó sebességgel akár 80 - 100 m / s.
A továbbiakban, a „folyadék” alatt azt értjük, elsősorban csepegés folyadékkal, valamint gáznemű közeg egy kis változás a sűrűségét.
Folyadékok több közös tulajdonságai minden fizikai szervek - súlyú, súly és mások, valamint a tulajdonságokat jellemző folyékony csak, amelyek ismerete szükséges figyelembe véve a következő anyagból.
Folyadék sűrűség - az a szám, m tömegű. zárt egységnyi térfogatú folyadék test egy homogén W
A mértékegység a sűrűség SI egységek 1 kg / m 3. Például, az átlagos sűrűség értékét a benzin = 710 kg / m 3 az olaj = 800 kg / m 3. A sűrűség desztillált vízzel 4 ° C-on és normál légköri nyomás = 1000 kg / m 3 higany sűrűsége = 13600 kg / m 3. nyomás növelésével, folyadék sűrűsége növekszik, és a hőmérséklet növekedésével általában csökken.
Fajsúly - az aránya a súlya a folyadék, amely a G. gravitációs a folyadékra ható, annak W térfogatú
Az SI egysége fajsúly 1 N / m 3. Azokban az esetekben, ahol a fajsúly mérjük kg / m3 (rendszer gravitációs metrikus rendszer), a numerikus értékek a sűrűsége és fajlagos sűrűsége azonos. Például, a fajsúly tiszta desztillált vízzel 4 ° C-on és légköri nyomáson normális = 9810 N / m 3. Rendes friss vizet (folyó, Nos, cső) miatt az abban oldódó különféle anyagok valamivel nehezebbek desztillált vízzel. Azonban ez a különbség kicsi. Ezért a gyakorlatban, hidraulikai számítások relatív súlyát a friss vizet anélkül, hogy lényeges hiba hozott egyenlő a fajsúlya desztillált vízzel. Fajsúlya tengervíz, attól függően, hogy a sótartalom a 2..3% -kal magasabb a fajsúly desztillált vizet.
Sűrűség és a fajsúly, van egy közvetlen kapcsolat. Fajsúly fejezhető ki a termék a sűrűség a gravitációs gyorsulás g:
Amennyiben a folyadék sűrűsége, vagy bármely más anyag lehet arányából határozzuk meg az annak fajsúlya a nehézségi gyorsulás:
Összenyomhatóság - folyékony ingatlan csökkentésére irányul hatása alatt a külső erők. Ennek ellenére, a mobilitás molekulák folyadékok kicsi, csak a folyékony sikerül jelentősen tömöríteni a nagyon magas nyomás. Folyadékok elhanyagolható tömöríthetőséget. azzal jellemezve, folyadék összenyomhatósági együtthatója térfogati kontrakció.
Ez egy relatív csökken a folyadék térfogata a nyomás emelkedése egy egységgel
ahol - a kezdeti térfogata a folyadék test, - abszolút csökkenése térfogatú folyadékot, - a teljes nyomás növekmény.
A dimenzió együttható SI - m 2 / N vagy 1 / Pa.
Csöpög folyadék ellentétben a gázok jelentős ellenállást nyomó erők, és ezért nagyon kicsi értékei a térfogati tömörítési arány. Például, a friss víz m 2 / N.
Mivel a kicsinysége folyadékok elmúlt tekinthető gyakorlatilag összenyomhatatlan, és sok mérnöki számítások összenyomhatósága ingatlan elhanyagolt.
Az inverz az úgynevezett rugalmassági modulus E:
Friss víz N / m 2.
Hőtágulás - folyékony tulajdonsága változik a térfogata, ha a hőmérséklet-változás. Ez a tulajdonság mennyiségileg jellemzi hőtágulási. amely kifejezi viszonylagos növekedése folyadék térfogatának növelésével a hőmérsékletet 1 ° C-on
Itt - a kezdeti térfogata a folyadék test, - a teljes növekmény a folyadék térfogat, - láz. Mértékegység -.
A hőtágulási együttható a vízben növekszik a növekvő nyomás és hőmérséklet, a legtöbb más cseppek csökken a nyomás növelésével. Az érték a cseppben viszonylag kicsi, és ez lehetővé teszi, hogy sok gyakorlati számítások figyelmen kívül hagyja a hőtágulást. Például, a víz hőmérséklet-tartományban 10-től 20 ° C-on és 1 atm nyomású atmoszféra egyenlő 0,00015 1 / C. és olajtermékek 0,00085 = 0,00060 ... 1 / ° C-on
Viszkozitás vagy belső súrlódás - az a tulajdonsága, a folyadék ellenállóképesség biztosítása viszonylagos elmozdulása a rétegei. Ellenálló nyíróerővel környezet előfordulása miatt a nyíró feszültségek.
Az első alkalommal a hipotézist a belső súrlódás folyadékokban megfogalmazott Isaac Newton (1687god).
Ábra. 1.1 A relatív elmozdulás a két szomszédos réteg vagy folyadék
Ennek lényege hipotézis a következő: a teljesítmény, a belső súrlódás előforduló szomszédos rétegei között a folyékony és a b (1.1 ábra), a relatív elmozdulás, egyenesen arányos a sebesség és a tér a kölcsönhatás fordítottan arányos a távolság közötti rétegek függ a folyadék típusa, azaz
ahol T - nyíróerő elleni ellenállást rétegek, - a felület, amelyen az erő kölcsönhatást, du - különbség a sebesség a szomszédos rétegek, dh - közötti távolság a folyékony rétegek, - egy arányossági együttható jellemző viszkozimetriás tulajdonságait a folyadék.
Newton hipotézis első hivatalosan is megerősítette N.P.Petrovym tanár (1883), és azóta függőség (1.8) néven vált ismertté Newton folyadék súrlódás.
Osztjuk a bal és jobb oldalán általános képletű (1,8) által, és jelentésük a T / = t, akkor
ahol t - a konkrét súrlódási erő, vagy a nyírófeszültség, N / m 2.
Ezt a kapcsolatot az úgynevezett általános képletű prof. Petrova. Az arány az úgynevezett sebességgradiens, ami azt mutatja, a változás a fluidum sebessége előfeszítő rétegek egységnyi távolságra eső keresztirányban. A newtoni képlet azt mutatja, hogy a nulla sebesség eltérés (du = 0, például fluid nyugalmi) a belső súrlódási erők nem jelennek meg.
Az arányossági tényező a fenti képletekben jellemzi abszolút vagy dinamikus viszkozitása a folyadék. Több viszkózus folyadékok felel meg a magasabb értékeket.
A dimenzió együttható SI - Pascal-másodperc (Pa * s) = H × s / m 2 = kg / (Pa * s). 1980 előtt egységnyi év óta használják - poise (P) .1 P = 0,1 Pa × s (miután a francia kutatók J. Poiseuille).
Kinematikus viszkozitása aránya a dinamikus viszkozitási együtthatót egy adott folyadék sűrűsége, azaz
A mértékegység u SI egységekben m 2 / s. 1980 előtt, mint egy egység u használt Stokes (tiszteletére az angol fizikus D. Stokes). 1. osztály = 10 -4 m 2 / s.
A kölcsönös együttható dinamikus viszkozitás úgynevezett folyási.
Amikor réteges mozgás csepp viszkozitása keresztül nyilvánul molekuláris kohéziós erők. Ahogy a hőmérséklet növekszik, ezek az erők csökkennek, így a viszkozitás csökken jelentősen.
viszkozitás változás történik, és amikor a nyomás a folyadékot. Azonban a nyomás legfeljebb 10,1 MPa (100 bar), és ez a változás nem jelentős a gyakorlati számításokban ez általában elhanyagolható.
Ábra. 1.2 Engler viszkoziméter
A relatív viszkozitás a vizsgált folyadék ( „szolga”), fokokban Engler (E), a kapcsolatban:
ahol T1 - idő lejárati minta folyadék térfogatban 200 cm 3. T2 - a lejárati desztillált vizet vett azonos térfogatú.
A folyadék viszkozitását fokban Engler általában határozzuk meg 20 ° C hőmérsékleten Annak érdekében, hogy állandó hőmérsékletet az egész kísérlet viszkoziméterrel ellátott vízfürdőn, fűtött egy előre meghatározott hőmérsékletre, amely által termelt gázégő vagy elektromos fűtéssel.
Konvertálásához fok Engler vagy „slave” a Stokes használni tapasztalati képlete Ubbellode
Dinamikus viszkozitás együttható egyenlet szerint (1,10) úgy definiáljuk, mint
Amellett, hogy kezeljük a fizikai tulajdonságait a folyadékok bizonyos gyakorlati problémákat az cseppek figyelembe kell vennie a telítési gőznyomás, a gáz oldhatóságától, habzó, felületi feszültség, kapilláris. A számszerű értékek ezen paraméterek szükség esetén megtalálható kézikönyvekben fizikai vagy termikus mennyiségben.
Folyékony, amelynek az egész komplexum a fizikai tulajdonságok egy igazi fent tárgyalt.
Ami a hidraulikus egyik legfontosabb tulajdonsága a valódi folyadék viszkozitása, ezért egy igazi folyadék gyakran nevezik több viszkózus vagy newtoni (viszkozitás, mint a megnyilvánulása az erők által leírt Newton).
A viselkedés valódi folyadékok különböző környezeti feltételek lehet nagyon bonyolult, nehéz tanulmányozni és matematikai leírása (pl gyors stream). Ezért megszerzésének közelítő megoldások gyakran később tisztázta a hidraulika modell sikeresen alkalmazták az úgynevezett tökéletes vagy ideális folyadék.
Abszolút tökéletes úgynevezett feltételes mozgatható (azaz mentes a viszkozitás) teljesen összenyomhatatlan, megváltoztatása nélkül a hangerőt a változás a folyadék hőmérsékletét, teljesen nem tud ellenállni törés.
A tökéletes folyadék :.
A tökéletes folyadék nem létezhet olyan érintőleges vagy húzófeszültség.
Amellett, hogy a viszkózus folyadékok és tökéletes hidraulikai kell foglalkozni az úgynevezett abnormális vagy nem-newtoni folyadékok, azaz a. E. Azok, akik nem engedelmeskednek a törvény Newton viszkózus súrlódás.
Empirikusan azt találtuk, hogy a nem-newtoni folyadékok mozgását csak akkor kezdődik a nyírási feszültségek elérnek bizonyos korlátozó minimális érték (úgynevezett kezdeti nyírófeszültség). Alacsonyabb feszültségek, ezek a folyadékok nem folynak, és az élmény csak rugalmas alakváltozás.
Az ilyen típusú folyadék
Ez a képlet kaptuk Bingham, úgynevezett nem-newtoni folyadékok bingemovskimi.
Az egyik példa az abnormális folyadék szolgálhat kolloidok (zselé), olaj közeli hőmérsékleten, hogy a megszilárdulási hőmérséklet, sűrű agyag és a sár megoldások és m. P.