Значение ßt для воды

Давление Р в Па	°С
	1-10	10-20	40-50	60-70	90-100
105-107	0,000014	0,000150	0,000422	0,000556	0,000719

 

Следует отметить, что при понижении температуры от +100° до 4°С вода уменьшается в объеме. В интервале от +4°С до 0°С вода не сжимается, а расширяется, имея наибольшую плотность при 4°С. Вода при замерзании увеличивается в объеме приблизительно на 10%.

 

5.  Вязкость жидкости — это свойство жидкости оказывать сопротивление передвижению ее частиц и характеризующее степень ее текучести и подвижности.

Как видно из определения, вязкость является свойством движущейся жидкости и в состоянии покоя не обнаруживается. Наличие сил внутреннего трения движущейся жидкости впервые установил Ньютон; впоследствии русский ученый В. Н. Петров в 1888 г. привел математическое выражение для силы трения. Представим на рис.3, что движется поток жидкости в открытом потоке вдоль стенки. Стенка тормозит движение, поэтому скорость будет изменяться по мере удаления от стенки. Рассмотрим два слоя жидкости А к В. Слой А движется со скоростью υ (м/с), слой В — со скоростью υ+ dυ. Расстояние между слоями dy (м), площадь трения F (м²). Градиент скорости

 

 – изменение скорости от одного слоя к другому

рис.3

Введем обозначения: сила внутреннего трения – ТН и μ, динамический коэффициент вязкости Н·с/м² или Па·с. В принятых обозначениях сила трения имеет вид

 

Знак минус указывает на то, что трение задерживает движение. Рассмотрим применяемые в гидравлике три единицы вязкости: динамический коэффициент, кинематический коэффициент и относительную вязкость.

 

Динамический коэффициент вязкости. Из предыдущей формулы определяется динамический коэффициент вязкости

 

В системе СИ размерность μ выражается в Н·с/м² или Па·с. 

 

Кинематический коэффициент вязкости v. В гидравлических расчетах применяется вязкость, отнесенная к плотности

 

где ρ – плотность. Размерность v  в системе СИ – м²/с.

Вязкость жидкости уменьшается при увеличении температуры. При нормальном атмосферном давлении для определения кинематического коэффициента вязкости воды в зависимости от температуры составлена таблице.

Значение V м2/с для воды в зависимости от температуры

t°C	0	2	4	6	8
0	179	167	157	147	138
10	131	124	117	112	106
20	101	96	92	87	84
30	80	75	72	69	67
40	66	62	60	58	56
50	56	52	51	49	48

Вязкость жидкости зависит и от давления. При давлении до 2·10⁷ Па изменение вязкости воды незначительно и часто в расчетах не учитывается.

 

Относительная вязкость. Вязкость жидкостей может быть определена вискозиметром. Существует несколько типов таких приборов. В простом полевом вискозиметре, основанном на принципе истечения, в воронку наливается, например, глинистый раствор объемом 500 см³, вязкость которого следует установить. Измеряются температура и время истечения из воронки исследуемого раствора Т_р; затем наливается в воронку дистиллированная вода при такой же температуре (обычно 20°С) и определяется время ее истечения Т_в. Отношение

 

 есть относительная вязкость (для глинистых растворов она всегда больше 1).

 

6.  Капиллярность (поверхностное натяжение) – это свойство жидкости изменять положение ее поверхности, вызванное натяжением и силой взаимодействия между нею и стенками трубок или мелкими порами грунта. Поверхностное натяжение зависит от температуры, уменьшаясь с ее ростом.

Вода из всех жидкостей имеет наибольшее поверхностное натяжение σ_t=0,081 Н/м. Для воды при температуре 20°С в трубке диаметром d мм высота капиллярного поднятия выражается формулой

h=30/d мм

 

Рис4.Капиллярное поднятие жидкости, смачивающей

 стенки (вода в стеклянном сосуде и капилляре).

 

7.  Кавитация. В обычных условиях (при нормальном атмосферном давлении и обычной температуре) вода содержит около 2% объема растворенного в ней воздуха. Часть этого воздуха при понижении давления до определенного предела выделяется из воды, при этом образуются и пары жидкости.

Получившаяся смесь имеет свойства, резко отличающиеся от свойств воды, прежде всего сжимаемость, этой эмульсии резко возрастает. Выделившиеся пузырьки воздуха, и паров уносятся потоком в области повышенного давления, где паровые пузырьки конденсируются, а воздушные пузырьки сжимаются (смыкаются). Такое сжатие воздушного и конденсация парового пузырьков происходит мгновенно и сопровождается значительными мгновенными местными повышениями давлений, в несколько тысяч раз превосходящими атмосферное. В результате ограничивающие поток стенки или части механизмов (насосы, турбины), соприкасающиеся с потоком в тех местах, где конденсируются пузырьки пара, подвергающиеся многократным микроударам, разрушаются. Происходит эрозия материала. Описанное явление называется кавитацией.