Свойства жидкостей

Жидкостью называется физическое тело, обладающее текучестью, не имеющее своей формы, но 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 свой формы зависит от скорости изменения. 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 по отношению к её первоначальному объёму, на неё следует воздействовать давлением в Па.

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

, (1)

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 таблице 1 (в системе единиц измерения СИ и МКГСС).

Таблица 1

Вода пресная при t ═4 c
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 жидкостей изменять свой первоначальный объём при изменении давления и температуры. Характеризуется коэффициентами объёмного сжатия и температурного расширения .

, (3)

Величина называется модулем объёмной упругости.

- определяют из выражения:

, . (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 .

Значение коэффициента вязкости зависит от температуры и от давления.

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

Коэффициент кинематической вязкости пресной воды при .

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

(5)

здесь 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 давлений 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.

С целью облегчения решения многих теоретических задач гидравлика нередко использует понятие «идеальной» («совершенной») жидкости. Под этим понятием подразумевается условная жидкость совершенно несжимаемая и нерасширяющаяся, обладающая абсолютной подвижностью частиц (вязкость равна нулю) и силой веса.

Лекция 2