Тұтас ортаның қасиеті

Қатты денелерге қарағанда сұйықтар мен газдардың қасиетінің елеулі айырмашылығы бар. Мысалы сыртқы ортаға тәуелсіз сұйықтың нақты көлемі бар да, формасы жоқ (ол өзі құйылған ыдыстың формасын сақтайды), газ көлемі де, формасы да жоқ заттың күйі. Сонымен бірге қатты дене деформацияның барлық түріне серпімді әсер көрсетсе, сұйықтарды тек қана жан-жақты сыққанда және созғанда серпімді әсер етеді, ал газдар жан-жақты сығылғанда серпімді деформацияланады.

Газдар сияқты сұйықтар да нақты және идеал болып екіге бөлінеді.

Нақты сұйықтарға тән қасиеттер:

1. сығылмалы-қысымды арттырсақ, оның тығыздығы көбейеді де, көлемі кемиді. Бірақ сұйықтың сығылуы өте аз. Қысымды 1 атм-дан 100 атмосфераға дейін арттырғанда судың тығыздығы небәрі 0,5% артады, ал сұйық қозғалыста болса, онда қысым айырмасы тіпті аз болады;

2. тұтқыр келеді-қозғалмалы сұйықтардағы ішкі үйкеліс күшінің салдары.

Сұйық ішінде әсер ететін басқа күштерге (қысым, ауырлық, т.б.) қарағанда ішкі үйкеліс күші аз болса, ондай сұйық тұтқыр емес деп аталады.

Тұтқырлығы мүлде жоқ сұйықтар идеал деп аталады. Ішкі үйкеліс немесе тұтқырлық күштері сұйықтың жақын орналасқан қабаттары бір-біріне қатысты өзара қозғалғанда, сол жанасатын қабаттар бетіне жанама бойымен бағытталады;

3. бір-біріне қатысты параллель ағатын сұйықтардың қабатында сұйық бөлшектерін бастапқы қалпына келтіруге тырысатын серпімді күштер әсер етпейді. Бұл сұйықтардың үшінші қасиеті-аққыштықты туғызады.

Сұйықтар мен газдарды тұтас орталар деп атайды, өйткені олар өздері орналасқан ыдыстың , кеңістіктің бөлігін толық толтырып тұрады.

Әрбір бөлігіндегі тығыздығы бірдей және уақытқа байланысты өзгермейтін сұйықты-сығылмайтын сұйық деп атайды.

Сұрақтар

1. Сұйықтың қандай қасиетін білесіздер?

2. Нақты сұйықтарға тән қасиеттерді атаңыздар

3. Тұтас орта дегеніміз не?

Ағын сызығы. Ағын түтігі. Үздіксіздік теңдеуі.

Сұйықтардың қозғалысы ағыс, ал сұйық бөлшектері жиынтығының қозғалысы ағын деп аталады.

Сұйықтардың қозғалысын график түрінде ағын сызықтары арқылы кескіндейді. Кез-келген уақытта сұйық ағынындағы бөлшектің жылдамдығы болсын. Бірдей уақытта бөлшектердң әрбір нүктесіндегілездік жылдамдығы сұйық бетіне жанама бойымен бағытталатындай етіп ойша біркелкі түзу жүргізейік. Осы түзуді ағын сызығы деп атайды. Сұйық ішінде мұндай сызықтарды шексіз көп жүргізуге болады. Бірақ бұл сызықтардың жиілігі сұйық бөлшектерінің ағыны перпендикуляр орналасқан 1 м² ауданды тесіп өтетін сызықтар саны бөлшектердің қозғалыс жылдамдығына тең болатындай етіп жүргіземіз. Олай болса сұйықтардың ағынын графикалық түрде осы сызықтармен кескіндейді. (23-сурет) және сызықтардың жиілігі қозғалыстың

ж ылдамдығын, ал қисықтығы- бөлшектер- дің қозғалыс бағытын сипаттайды. Ағын- ның әр нүктесіндегі жылдамдық шамасы өзгермесе, ағын сызығының орны мен фор- масы да өзгермейді.Олай болса, қарастырып отырған көлемде, уақыт өткен сайын сұйықтың әрбір нүктесінің жылдамдығы, тығыздығы, температурасы тұрақты болса, ондай қалыптасқан немесе стационар де атайды. Бұл шарт

орындалмаса қозғалыс немесе сұйық ағыны қалыптаспаған деп аталады.С ұйықтың барлық ағынындағы қалыптасқан қозғалысты тексеру үшін оны ағын түтігіне бөлу керек те, ағын түтігін жеке-жеке қарастырады.

Бүйір беті ағын сызықтарымен шектелген ойша алынған сұйық (газ) ағынының бөлігін ағын түтігі деп атайды (24-сурет). Сұйық бөлшектерінің қозғалыс жылдамдығы қиманың барлық жерінде бірдей болу үшін қарастырып отырған ағын түтігінің мөлшері азғана болу керек

Әрине сұйық бөлшектері түтікшенің бетін қиып өтпейді деп аламыз. Сұйықтағы ағын түтігін бақылау үшін оны бояу қажет. Мысалы ауада ағын түтігін бақылау үшін оған түтін үрлеп енгізсе, судағы ағын түтігі боялған қоспа сұйық арқылы көрінеді.

Қима аудандары S_1,S₂ ағын түтігін қарастырайық (24-сурет).

Осы қималардағы ағын жылдамдығы υ₁υ₂ болсын., онда 1 с ішінде бірінші қимадан ағып өткен сұйықтың массасы ал екінші қимадан өткен сұйық массасы .

ρ_1, ρ₂-бірінші және екіншіқималардағы сұйықтың тығыздығы. Сұйық сығылмайтын,үзілмейтін және бүйір бетінен тесіп өтпейтін болғандықтан, бірдей уақыт ішінде осы аудандардан тесіп өтетін сұйықтың көлемі де, массасы да бірдей болады. Әйтпесе осы қималардан ағып өтетін сұйықтар мөлшері көбейіп не азайып тұрар еді, онда қалыптасқан немесе стационар ағынға жатпайды. Олай болса , ал болғандықтан немесе

(6.1)

(6.1) ағын сорғысының үздіксіздік теңдеуі деп аталады. Ол тек қана ағын түтігі үшін ғана емес, кез-келген нақты құбырлар, өзен арналары, жыралар үшін де орындалады.

Түтік бойындағы сұйық ағынының жылдамдығы түтіктің көлденең қималарының ауданына кері пропорционал, яғни түтік қимасы жіңішке болса, ағын жылдамдығы үлкен, керісінше қима үлкен болса, жылдамдық аз. Шынында табиғатта да бұл құбылысты бақылауға болады. Арнасының ені тар, өзі тайыз өзен сарқырап ағады (жылдамдығы үлкен,), ал арнасы кең, өзі терең өзендер қозғалмайтындай жәй ғана ағады. Өрт сөндірушілердің қолындағы брандспойттан шығатын сұйықтың жылдамдығы түтікшеден шығар жерде бірнеше есе көбейіп (ол жерде қима ауданы тар-аз), өртті тез сөндіруге мүмкіндік жасайды.

S₁, S₂ қима аудандарды біз ойша алдық, түтіктің бойында ондай қима аудандар сансыз көп, сондықтан (6.1) теңдеуді жалпы түрде төмендегіше жазады:

Sυ=const (6.2)

Б 25-сурет ерілген ағын түтігі үшін түтіктің көлденең қимасы мен сұйық ағынының жылдамдығының көбейтіндісі тұрақты. Қима ауданы өзгермелі түтікшедегі сұйықтың қозғалысын ағын сызығы арқылы кескіндеуге болады.

Түтіктің жылдамдығы көп, жіңішке жерінде (25-сурет) ағын сызықтары жиі, кең жерінде (жылдамдығы аз) ағын сызықтары сирек орналасады. Ағын сызықтары арқылы жылдамдықтың бағытын ғана емес, сұйық ағынының жылдамдығының шамасын да анықтауға болады.

Cұрақтар:

1. Ағыс, ағын дегеніміз не?

2. Стацинар ағын дегеніміз не?

3. Үздіксіздік теңдеуін қорытып шығарыңыздар