8.Коэффициент кинематической вязкости.
Вязкость - свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости. Это свойство обусловлено возникновением в движущейся жидкости сил внутреннего трения, ибо они проявляются только при ее движении благодаря наличию сил сцепления между ее молекулами. Характеристиками вязкости являются: динамический коэффициент вязкости μ и кинематический коэффициент вязкости ν.
На практике чаще используется кинематический коэффициент вязкости, названный так потому, что в его размерности отсутствует обозначение силы. Этот коэффициент представляет собой отношение динамического коэффициента вязкости жидкости к её плотности
Единицы измерения: [м2/c], [cм2/c], [Ст] {стокс}, [сСт] {сантистокс}, 1Ст=100сСт {1Ст=1 cм2/c}.
Наряду с динамической вязкостью μ применяют кинематическую:
(1.20)
Единицей измерения кинематической вязкости является стокc: 1 Ст = 1 см2/с. Сотая доля стокса называется сантистоксом (сСт).
Вязкость капельных жидкостей зависит от температуры и уменьшается с увеличением последней (рис. 1.3). Вязкость газов, наоборот, с увеличением температуры возрастает. Объясняется это различием природы вязкости в жидкостях и газах. В жидкостях молекулы расположены гораздо ближе друг к другу, чем в газах, и вязкость вызывается силами молекулярного сцепления. Эти силы с увеличением температуры уменьшаются, поэтому вязкость падает, В газах же вязкость обусловлена, главным образом, беспорядочным тепловым движением молекул, интенсивность которого увеличивается с повышением температуры. Поэтому вязкость газов с увеличением температуры возрастает.
Гидростатическое давление, определение и его свойства.
Давление в данной точке неподвижной жидкости называется гидростатическим давлением. Для пояснения этого понятия обратимся , на котором изображен произвольный объем покоящейся жидкости. Наметим в этом объеме, произвольное сечение вс и мысленно одну из частей, например правую, отбросим. Отброшенная часть жидкости оказывала какое-то действие на оставшуюся левую часть, поэтому для сохранения ее покоя необходимо в плоскости разреза приложить силы, заменяющие действие отброшенной части. Эти силы называются поверх пусть из поверхностных сил на давления площадку и, включающую некоторую точку а, действует сила р. В жидкости, находящейся в состоянии относительного покоя, сила р будет направлена внутрь объема перпендикулярно площадке. Разделив величину р на ю, получим представляет силу, которая приходится в среднем на единицу рассматриваемой площади ; назыииют средним гидростатическим давлением.
Если теперь представить, что в формуле (6) площадь го стремится к нулю, то величина а:р будет стремиться к определенному пределу, который обозначим через р. Этот предел выражает давление в точке а. Величину
называют гидростатическим давлением в точке. В международной системе си за единицу давления принят паскаль (па):
Соотношение па с ранее применявшейся единицей давления атмосферой (ат) следующее:
Давление в точке обладает двумя основными свойствами.
Первое свойство. Гидростатическое давление в точке действует нормально к площадке действия и является сжимающим, т. Е. Направлено внутрь объема жидкости. Для определения справедливости первого свойства используем метод доказательства от противного.
Предположим, что в точке а сила р будет направлена внутрь объема, но не перпендикулярно площадке. В этом случае силу р можно было бы разложить на две составляющие: одну, направленную по внутренней нормали, и другую по касательной к площадке действия. Из-за неспособности жидкости, находящейся в покое, сопротивляться сдвигу, сила в плоскости может нарушить относительный покой. Точно так же нарушится покой, если сила р окажется направл. по внешней нормали, что вызовет разрыв жидкости.
Второе свойство. Гидростатическое давление в точке не зависит от ориентировки площадки действия и имеет по всем направлениям одинаковую величину. Выделим около точки о в жидкости, находящейся в равновесии, элементарный прямоугольный тетраэдр с бесконечно малыми сторонами их, йу, йг и объемом с. Отбросим мысленно всю окружающую тетраэдр массу жидкости, а для сохранения прежнего покоя приложим к каждой грани соответствующие поверхностные силы , ру, р-г и рп где рп сила давления на наклонную грань.
Напишем уравнения равновесия сил, действующих на выделенный объем, относительно осей х, у и г:В этих формулах (п, х), (п, у) и (п, г) -углы, которые образует нормаль рп к наклонной грани лвс с осями координат. Учитывая.Произведя указанную подстановку и разделив почленно первое уравнение (9) на в, второе на и третье на , для бесконечно малого объема жидкости будем иметь:
Так как положение наклонной грани выбрано .произвольно, то равенство (11) справедливо для всякой грани, проведенной через данную точку о, т. Е. Давление не зависит от ориентации этой грани.
Примером, подтверждающим второе свойство гидростатического давления, может служить работа шарового распылителя, применяемого в пожарной технике. При подаче воды к распылителю из отверстий вылетают одинаковые струйки жидкости независимо от места расположения отверстий, что свидетельствует о равномерной передаче давления во всех направлениях.