Додаток мультимедийное сопровождение к ЛеКциям конспекТа по тмжг для самостоятельной работы студента Лекция 1.

Предмет технической механики жидкости и газа. Основные физические свойства жидкостей. Гидростатика. Гидростатическое давление и его свойства.

Техническая прикладная механика жидкости и газа, или гидромеханика – наука об основных законах движения жидкостей (как капельных, так и газообразных), а также о силовом их взаимодействии с твердыми телами. Техническая гидромеханика является инженерной дисциплиной, потому что ее выводы направлены к решению технических задач. Возникла она из соединения двух наук – гидравлики (науки о законах равновесия и движения капельной жидкости) и аэродинамики (науки о равновесии и движении газов).

В технической гидромеханике применяются основные законы классической ньютоновской механики относительно жидкости и газа, а также рассматриваются эмпирические взаимоотношения, положенные в основу расчета инженерных устройств и сооружений – гидравлических машин, трубопроводов, каналов, плотин, и тому подобное.

Основные физические свойства жидкостей.

Жидкости – физические тела, которые имеют, в отличие от твердых тел, подвижная частиц. Они бывают капельные и газообразные (газы).

Капельные жидкости имеют большое сопротивление к сжатию и малое сопротивление к растягивающим усилиям, то есть легко изменяют форму, но крайне тяжело – объем. К капельним жидкостям принадлежат вода, бензин, масло и тому подобное, которые имеют в нормальных условиях видимую поверхность раздела с воздушной средой.

Газообразные жидкости, то есть газы, в том же числе воздуха, характеризуются крайне малым сопротивлением к сжатию по причине больших расстояний между молекулами. Они легко изменяют как форму так и объем, в нормальной воздушной среде не имеют поверхности раздела, поскольку находятся ”газ в газе”.

В качестве терминов ТМЖГ дальше будут употребляться “капельная жидкость” (несжимаемая), “сжимаемая жидкость” (газ) и просто “жидкость”, когда будет речь об общих свойствах жидкостей в широком понятии.

Жидкость имеет текучесть – способность изменять форму под действием собственного веса, то есть принимать форму емкости.

Плотность жидкости -  - ее масса ₁, которая содержится в объеме :

, (в СИ).

Жидкость считается состоящей из бесчисленного множества безразмерных однородных частиц. Плотность воды при температуре 4С = 1000 кг/м³ является расчетной величиной в гидравлических задачах. При этом жидкость в основных разделах «гидравлика» и «гидромеханика» считаетсся однородной.

Удельный вес жидкости-  - это есть вес жидкости, который приходится на единицу объема: , Н/м³.

Удельный вес воды при температуре 4 С равняется 9810 Н/м³.

Плотность и удельный вес жидкости связаны соотношением ;

 - земное ускорение, которое равняется 9,81 м/с².

Относительная плотность _р и относительный удельный вес жидкости _ - это безразмерные величины отношений плотности и удельного веса жидкости при какой-нибудь температуре к тем же величинам при 4 С _.

Плотность и удельный вес жидкости является функцией температуры, и при необходимости, находятся по справочнику.

Сжимаемость жидкости – свойство изменять объем под действием прилагаемого давления. Капельные жидкости характеризуются малой сжимаемостью, газообразные – значительной.

Для капельных жидкостей сжимаемость определяется с помощью коэффициента объемного сжатия:

, м² /Н, где

W- первичный объем жидкости, W- изменение этого объема при изменении давления на  . Для воды м²/Н.

- модуль упругости жидкости. Для воды E=2*10^-9 Па.

Для газообразных жидкостей при определении сжимаемости нужно учитывать уравнение Клапейрона: , где – плотность; R – удельная газовая постоянная, разнообразная для разных газов, но не зависимая от температуры и давления данного газа (для воздуха R=287 Дж/кг*⁰К); Т – абсолютная температура; ⁰К^.

Температурное расширение жидкости – свойство изменять объем под действием увеличения температуры.

Для капельных жидкостей это свойство характеризуется коэффициентом температурного расширения:

, где

W- первичный объем жидкости, W- изменение этого объема в результате нагрева, t - вкличина повышения температуры.

Вязкость жидкости – свойство жидкости указывать сопротивление сдвигу.

Вдоль плоской стенки в жидкости, что двигается, имеет город распределение скоростей.

Рис.1. Определение вязкости жидкости.

Касательное напряжение, возникающее на границе слоев жидкости: , Н/м², где

 -називается динамической вязкостью жидкости. Единицы измерения

Динамическая вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается, а газообразных – увеличивается.

При 20⁰С динамическая вязкость воды равняется =0,001 Па.с. При повышении температуры до 100⁰С уменьшаетсяся почти у 1,7 раз. Значения приведены в справочнике.

Кинематическая вязкость жидкости - это отношение динамической вязкости к плотности :

Размерность []=м²/с

=

Кроме перечисленных свойств жидкости, имеют свойства кипения, кавитации, поверхностного натяжения. Но эти свойства в технической гидромеханике изучаются в специальных курсах.

Гидростатика (Равновесие жидкости или газа). Гидростатическое давление и его свойства.

Гидростатика – раздел технической механики, который изучает основные законы равновесия жидкости, находящейся в покое.

На покоящуюся жидкость, что действуют две группы сил: