Вязкость жидкости

Жидкости характеризуются вязкостью. Она определяется как способность оказывать сопротивление перемещению одной из части жидкости относительно другой - есть как внутреннее трение.

Когда соседние слои жидкости движутся друг относительно друга, неизбежно происходит столкновение молекул дополнительно к обусловленное тепловым движением. Возникают силы, затормаживают упорядоченное движение. При этом кинетическая энергия упорядоченного движения переходит в тепловую - энергию хаотического движения молекул.

В зависимости от модели вязкости которая положена в основу рассмотрения вязких характеристик жидкостей, они делятся на ньютоновские жидкости (классическая модель) и неньютоновские жидкости.

Понятие об идеальной жидкости

Во многих случаях с достаточной для практики точностью в гидравлике можно пренебречь сжимаемостью жидкости и сопротивлением растяжению и рассматривать жидкость как абсолютно несжимаема с отсутствием сопротивления растяжению.

В гидрогазодинамици встречается ряд задач, когда можно пренебречь и вязкостью, принимая, что касательные напряжения отсутствуют так, как это имеет место в жидкости, находящейся в состоянии покоя.

Описанная гипотетическая жидкость с перечисленными свойствами, а именно:

• абсолютной неизменностью объема;

• отсутствием вязкости

называется идеальной жидкостью.

Понятие "Идеальная жидкость" впервые было введено Л. Эйлером.

Такая жидкость является предельной абстрактной моделью и лишь приближенно отражает объективно существующие свойства реальных жидкостей. Эта модель позволяет с достаточной точностью решать много очень важных вопросов гидрогазодинамики и способствует упрощению сложных задач.

Поверхностное натяжение

Жидкость способна образовывать свободную поверхность. Такая поверхность является поверхностью раздела фаз данного вещества: по одну сторону находится жидкая фаза, по другую - газообразная (пара), и, возможно, другие газы, например, воздух.

Поверхностное натяжение - физическое явление, суть которого в стремлении жидкости сократить площадь своей поверхности при неизменном объеме. Своим появлением силы поверхностного натяжения обязаны поверхностной энергии. Поверхностное натяжение может быть объяснен притяжением между молекулами жидкости. Он возникает как в случае поверхности раздела между жидкостью и газом, так и в случае поверхности раздела двух различных жидкостей.

Поверхностная энергия пропорциональна площади поверхности раздела двух фаз S:

E _п = σ S.

Коэффициент пропорциональности σ, называют коэффициентом поверхностного натяжения. Его значение зависит от природы соприкасающихся сред. Этот коэффициент можно представить в виде

где F - сила поверхностного натяжения;

l - длина линии, ограничивающей поверхность раздела.

Капля воды на поверхности твердого тела при низкой смачивания

Капиллярный эффект в тонких трубках различной толщины

Поверхностное натяжение жидкости чувствителен к ее чистоте, состава и температуры. Вещества, способные в значительной степени снизить силы поверхностного натяжения, называются поверхностно-активными веществами (ПАВ). При повышении температуры величина сил поверхностного натяжения уменьшается, а в критической точке кипения жидкости стремится к нулю.

На границе раздела вода - воздуха при t = 20 С коэффициент поверхностного натяжения σ = 0,073 Дж / ​​м ^2, а для границы раздела ртуть - воздух коэффициент σ = 0,48 Дж / ​​м ^2.