Жи́дкость — одно из агрегатных состояний вещества. Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём.

Жидкое состояние обычно считают промежуточным между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое.

Форма жидких тел может полностью или отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела).

Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в тоже время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии.

Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние (происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние — стекло), выше — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления.

Как правило, вещество в жидком состоянии имеет только одну модификацию. (Наиболее важные исключения — это квантовые жидкости и жидкие кристаллы.) Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза).

Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси. Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь, морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей.

Сжимаемость - свойство жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия βр, который выражает относительное изменение объема жидкости V0, отнесенное к единице давления p и определяется по формуле

βр=(-dV/V0)·(1/dp),

Знак минус в формуле обусловлен тем, что положительному приращению давления соответствует отрицательное приращение (уменьшение) объема. Единицы измерения βр в системе МКГСС — м2/кгс, в системе СИ - 1/Па. Часто βр выражается в см2/кгс.

Температурное расширение жидкостей количественно характеризуется коэффициентом температурного расширения βt, представляющим относительное изменение объема V0 при изменении температуры t на 1 0С:

βt=(dV/V0)·1/dt

Плотность ρ - масса жидкости в единице объема. Для однородной жидкости

ρ=m/V

где m - масса жидкости в объеме V. Единицы измерения ρ в системе СГС - г/см3, в системе МКГСС - кгс·с2/м4, а в системе СИ - кг/м3.

Удельный вес γ - вес жидкости в единице объема:

γ=G/V

где G - вес жидкости. Единицы измерения γ в системе СГС - дин/см3, в системе МКГСС - кгс/м3, а в системе СИ - Н/м3.

Удельный вес и плотность связаны между собой зависимостью γ=ρ·g, где g - ускорение свободного падения.

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.

Явление капиллярности – подъем или опускание уровня жидкости под действием так называемых сил поверхностного натяжения – подчиняется законам поверхностнофильтрационной пары. В поверхностнофильтрационной паре циркуляция происходит благодаря испарению жидкости, и конденсации пара на пристеночном и осевом участках мениска. При этом имеются две различные пары – одна образована пристеночным и осевым слоями жидкости, а вторая – жидкостью мениска и газом, соприкасающимся с мениском.

Раствори́мость (газа в жидкости)— способность вещества образовывать с другими веществами однородные системы — растворы, в которых вещество находится в виде отдельных атомов, ионов, молекул или частиц. Растворимость выражается концентрацией растворённого вещества в его насыщенном растворе либо в процентах, либо в весовых или объёмных единицах, отнесённых к 100 г или 100 см³ (мл) растворителя (г/100 г или см³/100 см³). Растворимость газов в жидкости зависит от температуры и давления. Растворимость жидких и твёрдых веществ — практически только от температуры.

Аномальные жидкости( неньютоновские) Если в движущейся жидкости её вязкость зависит только от её природы и температуры и не зависит от градиента скорости, то такие жидкости называют ньютоновскими. К ним относятся практически все однородные жидкости. Вода с хорошей степенью точности является ньютоновской жидкостью.

Когда жидкость неоднородна, либо состоит из крупных молекул, образующих сложные пространственные структуры, то при её течении вязкость зависит от градиента скорости. Такие жидкости называют неньютоновскими.

Дисперсная система — это смесь, состоящая как минимум из двух веществ, которые совершенно или практически не смешиваются друг с другом и не реагируют друг с другом химически. Первое из веществ (дисперсная фаза) мелко распределено во втором (дисперсионная среда). Фазы можно отделить друг от друга физическим способом (центрифугировать, сепарировать и т. д.).

Обычно дисперсные системы — это коллоидные растворы, золи. К дисперсным системам относят также случай твёрдой дисперсной среды, в которой находится дисперсная фаза

Приборы для измерения свойств жидкости.

Ареометр- прибор для измерений плотности жидкостей и твёрдых тел.

Пьезометр (от греч. piézo — давлю, сжимаю и метр), устройство, служащее для измерения изменения объёма веществ под воздействием гидростатического давления

Гидростатика (от гидро... и статика), раздел гидромеханики, в котором изучаются равновесие жидкости и воздействие покоящейся жидкости на погруженные в неё тела. Одна из основных задач Г.— изучение распределения давления в жидкости. Зная распределение давления, можно на основании законов Г. рассчитать силы, действующие со стороны покоящейся жидкости на погруженные в неё тела, например на подводную лодку, на стенки и дно сосуда, на стену плотины и т.д. В частности, можно вывести условия плавания тел на поверхности или внутри жидкости, а также выяснить, при каких условиях плавающие тела будут обладать устойчивостью, что особенно важно в кораблестроении. На законах Г., в частности на Паскаля законе, основано действие гидравлического пресса, гидравлического аккумулятора, жидкостного манометра, сифона и многих др. машин и приборов.

Если покоящаяся тяжёлая жидкость имеет свободную поверхность, во всех точках которой внешнее давление равно р0, то давление жидкости на глубине h равно:

p=p0+rgh,

т. е. давление на глубине h равно внешнему давлению, сложенному с весом столба жидкости, высота которого равна h, а площадь основания равна единице (r — плотность жидкости, g — ускорение свободного падения). Свойства давления, выражаемые этой формулой, используются в гидростатических машинах (в гидравлическом прессе, гидравлическом аккумуляторе и др.). Один из основных законов Г. — Архимеда закон определяет величину подъёмной силы, действующей на тело, погруженное в жидкость или газ. Часто встречаются случаи, когда жидкость движется вместе с сосудом так, что по отношению к сосуду она покоится. На основе законов Г. можно определить форму поверхности жидкости в таком сосуде, например во вращающемся. Поскольку поверхность жидкости всегда устанавливается таким образом, чтобы сумма всех сил, действующих на частицы жидкости, кроме сил давления, была нормальна к поверхности, в цилиндрическом сосуде, равномерно вращающемся вокруг вертикальной оси, поверхность жидкости принимает форму параболоида вращения. Так же обстоит дело в океанах — поверхность воды не является в точности шаровой, а несколько сплюснута к полюсам. Этим же в какой-то степени объясняется сплюснутая к полюсам форма самого земного шара. Т. о., законы Г., позволяющие определить форму поверхности равномерно вращающейся жидкости, важны в космогонии.

Гидростатическое давление

В покоящейся жидкости всегда присутствует сила давления, которая называется гидростатическим давлением. Жидкость оказывает силовое воздействие на дно и стенки сосуда. Частицы жидкости, расположенные в верхних слоях водоема, испытывают меньшие силы сжатия, чем частицы жидкости, находящиеся у дна.

Рассмотрим резервуар с плоскими вертикальными стенками, наполненный жидкостью (рис.2.1, а). На дно резервуара действует сила P равная весу налитой жидкости G = γ V, т.е. P = G.

Если эту силу P разделить на площадь дна S_abcd, то мы получим среднее гидростатическое давление, действующее на дно резервуара.

Гидростатическое давление обладает свойствами:

Свойство 1. В любой точке жидкости гидростатическое давление перпендикулярно площадке касательной к выделенному объему и действует внутрь рассматриваемого объема жидкости.

Свойство 2. Гидростатическое давление неизменно во всех направлениях.

Свойство 3. Гидростатическое давление в точке зависит от ее координат в пространстве.

Рассмотрим распространенный случай равновесия жидкости, когда на нее действует только одна массовая сила - сила тяжести, и получим уравнение, позволяющее находить гидростатическое давление в любой точке рассматриваемого объема жидкости. Это уравнение называется основным уравнением гидростатики.

Жидкость, заключенная в неподвижный резервуар и находящаяся в равновесии под действием силы тяжести, пребывает в абсолютном покое относительно Земли

Жидкость может находиться в равновесии и при действии помимо собственного веса других внешних сил, в том числе и сил инерции. Жидкое тело в таком случае будет находиться в относительном покое. Следует при этом иметь в виду, что жидкость, начавшая двигаться из состояния абсолютного покоя, приходит в состояние относительного покоя не сразу и переход из одного состояния в другое происходит под влиянием сил трения. В самом состоянии относительного покоя силы трения отсутствуют.

В качестве примера рассмотрим равновесие жидкости в движущейся цистерне, вращающемся сосуде и движущемся по наклонной плоскости резервуаре

Если цистерна движется прямолинейно и равноускоренно по горизонтальной поверхности, то жидкость находится в покое относительно этой цистерны.

Датчик давления состоит (рис.1) из первичного преобразователя давления, в составе которого чувствительный элемент и приемник давления, схемы вторичной обработки сигнала, различных по конструкции корпусных деталей и устройства вывода. Основным отличием одних приборов от других является точность регистрации давления, которая зависит от принципа преобразования давления в электрический сигнал: тензометрический, пьезорезисторный, емкостной, индуктивный, резонансный, ионизационный.