Плотность и удельный вес жидкости

Плотностью жидкости называют массу, отнесенную к единице объема:

где М - масса жидкости в объеме W.

Плотность воды при 4 C ρ = 1000 кг / м ^3.

Если жидкость неоднородна, то эта формула определяет лишь среднюю плотность жидкости. Для определения плотности в заданной точке следует воспользоваться формулой

В практике о массе жидкости судят по его весу. Вес жидкости приходится на единицу объема, называется удельным весом:

где G - вес жидкости в объеме W. Удельный вес воды при 4 C γ = 9810 Н / м ³ (1000 кгс / м ^3). Для неоднородной жидкости, чтобы определить удельный вес в точке, следует пользоваться формулой:

где ΔG - вес жидкости в объеме ΔW.

Плотность и удельный вес связаны между собой известным соотношением

где g - ускорение свободного падения. Относительной удельным весом жидкости (или относительной весом) δ называется отношение удельного веса данной жидкости с удельным весом воды при 4 С:

Эта величина является безразмерной.

Изменение объема жидкости может происходить либо в результате изменения давления (это свойство называется "сжимаемость"), либо в результате изменения температуры ( тепловое расширение / сжатие).

Сжимаемость жидкостей

Все реальные жидкости в той или иной степени сжимаются, т.е. под действием внешнего давления уменьшают свой ​​объем. Сжимаемость - способность жидкости изменять свой ​​объем при изменении давления.

Сжимаемость жидкости определяется уравнением состояния и, как правило, имела величиной. Малая сжимаемость жидкости обусловлена ​​тем, что жидкость характеризуется сильной молекулярной взаимодействием, а изменения величин давления в технических процессах сравнительно невелики.

Учитывая относительную малость давлений, встречающихся в реалиях допускают, что жидкость сжимается по законом Гука (по линейной зависимости). Мерой сжимаемости жидкостей служит коэффициент объемного сжатия жидкости β _S, который представляет собой относительное уменьшение объема V при повышении давления p на единицу:

Знак "минус" в формуле означает, что при увеличении давления объем уменьшается. Если считать, что единицей давления является Паскаль, то коэффициент объемного сжатия будет измеряться в Па ^-1 (м ² / Н).

Упругость - это способность жидкости восстанавливать свой ​​объем после прекращения действия внешних силовых воздействий.

Для качественной характеристики упругих свойств используют понятие модуля объемной упругости К, который, по сути, является обратной величиной к коэффициенту сжимаемости, то К = 1 / β _S. Например, для воды β _S = 0,51 10 ^-9 Па ^-1, что указывает на весьма малую сжимаемость воды. Гипотетическую жидкость, для которой β _S = 0, называют несжимаемой.

Тепловое расширение жидкостей

Поскольку габаритные размеры жидкостей определяются размерами сосуда, поэтому температурное расширение для жидкостей рассматривается лишь в объемном плане:

где

- Объем жидкости после изменения температуры,

- Начальный объем жидкости,

- коэффициент теплового расширения.

Коэффициент теплового расширения указывает на сколько изменится начальный объем 1 м жидкости при росте температуры на 1 K или 1 C). Коэффициент теплового расширения воды при 20 C составляет α _V = 2,07 10 ⁴ C ^-1.