3. Основні фізичні властивості рідини і газу.

Вивчення реальних рідин і газів. Вивчення реальних рідин і газів пов'язане зі значними труднощами, тому що фізичні властивості реальних рідин залежить від їх складу, від різних компонентів, які можуть утворювати з рідиною різні суміші як гомогенні (розчини) так і гетерогенні (емульсії, суспензії і ін) З цієї причини для виведення основних рівнянь руху рідини доводиться користуватися деякими абстрактними моделями рідин і газів, які наділяються властивостями невластивими природним рідин і газів. Ідеальна рідина - модель природної рідини, що характеризується изотропность всіх фізичних властивостей і, крім того, характеризується абсолютною нестисливості, абсолютної плинністю (відсутність сил внутрішнього тертя), відсутністю процесів теплопровідності і теплопереносу. Реальна рідина - модель природної рідини, що характеризується изотропность всіх фізичних властивостей, але на відміну від ідеальної моделі, володіє внутрішнім тертям при русі. Ідеальний газ - модель, що характеризується изотропность всіх фізичних властивостей і абсолютної стискальністю. Реальний газ - модель, при якій на стисливість газу при умовах, близьких до нормальних умов істотно впливають сили взаємодії між молекулами. При вивченні руху рідин і газів теоретична гідравліка (гідромеханіка) широко користується поданням про рідини як про суцільну середовищі. Таке припущення цілком виправдано, якщо врахувати, що розміри простору займаного рідиною, у багато разів перевершують міжмолекулярні відстані (винятком можна вважати лише розряджений газ). При вивченні руху рідин і газів останні часто розглядаються як рідини з притаманними їм деякими особливими властивостями. У зв'язку з цим прийнято розрізняти дві категорії рідин: краплинні рідини (практично нестискувані тіла, або власне рідини) і стискувані рідини (гази).

Основні фізичні властивості рідин. До основних фізичних властивостей рідин слід віднести ті її властивості, які визначають особливості поведінки рідини за її русі. Такими є властивості, що характеризують концентрацію рідини в просторі, властивості, що визначають процеси деформації рідини, що визначають величину внутрішнього тертя в рідині при її русі, поверхневі ефекти. Найважливішим фізичним властивістю рідини, що визначає її концентрацію в просторі, є щільність рідини. Під щільністю рідини розуміється маса одиниці об'єму рідини: де: М - маса рідини, W - обсяг, займаний рідиною. У міжнародній системі одиниць СІ маса речовини вимірюється в кг, обсяг рідкого тіла в м ^3, тоді розмірність щільності рідини в системі одиниць СІ - кг / м ^3. У системі одиниць СГС щільність рідини вимірюється в г / см ^3. Величини щільності реальних крапельних рідин у стандартних умовах змінюються в системі одиниць СІ в широких межах від 700 кг / м ³ до 1800 кг / м ^3, а щільність ртуті досягає 13550 кг / м, щільність чистої води становить 998 кг / м ^3. У системі одиниць СГС межі зміни щільності рідини від 0,7 г / см до 1,8 г / см ^3, щільність чистої води 0,998 г / см. Величини щільності газів менше щільності крапельних рідин приблизно на три порядки, тобто в системі одиниць СІ щільності газів при атмосферному тиску і температурі О ° С змінюються в межах від 0,09 кг / м ³ до 3,74 кг / м, щільність повітря становить 1,293 кг / м ^3. Щільність крапельних рідин і газів залежить від температури і тиску. Залежність величини щільності рідини і газу при температурі відмінною від 20 ° С визначається за формулою Д.І. Менделєєва: де: р и р ₂₀ - щільності рідини (газу) при температурах відповідно ГІГ _про = 20 ° С, βi-коефіцієнт температурного розширення. Винятковими особливостями володіє вода, максимальна щільність якої відзначається при 4 ° С. Щільність крапельних рідин в залежності від тиску може бути визначена відповідно до рівняння стану пружної рідини: 5 • де: - Щільність краплинної рідини при атмосферному тиску р _ат, - коефіцієнт об'ємного стиснення краплинної рідини. Щільність ідеальних газів при тисках відмінних від атмосферного можна визначити за відомим законом газового стану Менделєєва-Клайперона: Де задіяно тиск, питомий об'єм газу, універсальна газова стала, температура газу. при Крім абсолютної величини щільності краплинної рідини, на практиці користуються і величиною її відносної щільності, яка представляє собою відношення величини абсолютної щільності рідини до щільності чистої води при температурі 4 ° С: . Відносна щільність рідини - величина безрозмірна. Є аналогічна характеристика і для газів. Під відносною щільністю газу (по повітрю) розуміється відношення величини абсолютної густини газу до густини повітря при стандартних умовах.