Основные физические свойства и газовые законы

Основные физические свойства жидкостей и газов.

Под жидкостью в гидравлике принимают сплошную среду, обладающую свойством текучести.

Текучесть жидкости обусловлена тем, что жидкость способна оказывать достаточно сильное противодействие сжимающим усилиям и практически не оказывает сопротивления растягивающим (сдвигающим) усилиям. Именно поэтому жидкость принимает форму сосуда, в котором заключена.

С точки зрения механических свойств жидкости делят на:

-малосжимаемую (капельную);

-сильносжимаемую (газообразную).

Капельные жидкости обладают объемом, который практически не меняется под воздействием сил, поэтому в малых количествах они принимают сферическую форму, а в больших образуют свободную поверхность.

Газообразные жидкости способны к весьма значительному уменьшению объема под действием давления и неограниченному расширению при его отсутствии.

Т.о. капельные жидкости легко меняют форму и с трудом объем. Газы же легко изменяют как объем и, так и форму.

1. Удельный вес

γ = G/V, где G - вес вещества, V – объем. [H/м³]

2. Плотность жидкости

ρ = m/V [кг/м³]

γ = mg/V = ρg

3. Закон Бойля - Мориота

P₁V₁ = P₂V₂

4. Закон Авогадро

Равные объемы разных газов при одинаковой температуре содержат одинаковое количество молекул. При нормальных условиях объемы различных газов одинаковы и равны 22,4 л.

5. Уравнения состояний идеального газа.

PV =zRT, где

P – давление газа [кгс/см²]

V – удельный объем [м³/кг]

T – абсолютная температура [К]

R – газовая постоянная =8,31 Дж/(моль●К)

Реальные газы отклоняются от законов для идеального газа, причем, это отклонение тем больше, чем выше давление и ниже температура. Коэффициент, учитывающий эти отклонения, называется коэффициентом сжимаемости (z).

6. Закон Дальтона.

Дальтон установил, что давление смеси идеальных газов равно сумме давлений отдельных газов, составляющих эту смесь (парциальных давлений).

Парциальным называется давление, которое имеет входящий в состав смеси отдельный газ в объеме и при температуре смеси.

Р = Р₁+Р₂+…+Р_n

7. Объемное расширение или сжатие – свойство жидкости изменять объем при изменении давлений. Характеризуется коэффициентом β_v

β_v = 1/∆Р ● ∆V/V [м²/H]

∆P – изменение давления

∆V – изменение объема

V – первоначальный объем

Е = 1/ β_v –модуль упругости [H/ м²]

8. Температурное расширение – свойство жидкости изменять Vобъем при изменении температуры. Β_Т

Β_Т= 1/∆Т ● ∆V/V [град^-1]

∆Т – изменение температуры

9. Вязкость – это способность жидкости оказывать сопротивление перемещению слоев. Не зависит от давление; не зависит от температуры.

При движении жидкости между отдельными ее слоями или частицами возникают силы трения. Рассмотрим жидкость, находящуюся между двумя пластинами:

U

nU = 0

Возникает сила трения обратная давлению пластины.

T = μS dU/dn

T – сила трения

dU/dn – градиент скорости (величина, показывающая как изменяется скорость при переходе от одного слоя к другому)

dU – изменение скорости

dn – расстояние между слоями

S – площадь соприкасающихся слоев жидкости

μ – динамический коэффициент вязкости.

При выполнении гидравлических расчетов используется кинематический коэффициент вязкости

ν = μ/ ρ [м²/см]

ν зависит от температуры (с увеличением температуры вязкость капельных жидкостей уменьшается, а газов увеличивается).