Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Уфимский государственный нефтяной технический университет»

Кафедра «Водоснабжение и водоотведение»

Определение физических свойств жидкости. Измерение гидростатического давления

Учебно-методическое пособие к выполнению лабораторных работ № 0,1 по дисциплинам «Гидравлика», «Гидравлика и гидрология транспортных сооружений», «Основы гидравлики и теплотехники», «Механика жидкости и газа», «Водоснабжение и водоотведение с основами гидравлики» для бакалавров по направлению подготовки 08.03.01 «Строительство» всех форм обучения

Уфа

2015

Учебно-методическое пособие подготовлено в соответствии с рабочими программами дисциплин «Гидравлика», «Гидравлика и гидрология транспортных сооружений», «Основы гидравлики и теплотехники», «Механика жидкости и газа», «Водоснабжение и водоотведение с основами гидравлики» и предназначено для развития навыков самостоятельной работы бакалавров.

В учебно-методическом пособии приводятся основные теоретические сведения, содержание и порядок выполнения лабораторных работ на разработанной доцентом Томского архитектурно-строительного университета Г.Д. Слабожаниным портативной лаборатории «Капелька».

Составитель Лапшакова И.В., доц., канд. техн. наук

Клявлин М.С.,профессор, д-р химич наук

Рецензент Мартяшова В.А., доц., канд. техн. наук

©Уфимский государственный нефтяной технический университет, 2015

1. Лабораторная работа 0 изучение физических свойств жидкости

Цель работы: определение опытным путем коэффициента теплового расширения жидкости, измерение плотности жидкости ареометром, вязкости вискозиметром Стокса, поверхностного натяжения сталагмометром.

1. Общие сведения

Под жидкостью в гидравлике принимают сплошную среду, обладающую свойством текучести.

Текучесть жидкости обусловлена тем, что жидкость способна оказывать достаточно сильное противодействие сжимающим усилиям и практически не оказывает сопротивления растягивающим (сдвигающим) усилиям. Именно поэтому жидкость принимает форму сосуда, в котором заключена.

С точки зрения механических свойств жидкости делят на

• малосжимаемую (капельную);

• сильносжимаемую (газообразную).

Капельные жидкости обладают объемом, который практически не меняется под воздействием сил, поэтому в малых количествах они принимают сферическую форму, а в больших образуют свободную поверхность.

Газообразные жидкости способны к весьма значительному уменьшению объема под действием давления и неограниченному расширению при его отсутствии.

Основные характеристики жидкости – плотность, сжимаемость, тепловое расширение, вязкость и поверхностное натяжение.

Плотность жидкости, ,

,

где m – масса, кг;

V – объем, м³.

Учитывая, что , находим взаимосвязь между удельным весом и плотностью, ,

,

где G – вес вещества, Н;

g – ускорение свободного падения.

Сжимаемость – свойство жидкости уменьшать объем под действием давления. Она оценивается коэффициентом сжимаемости _, , показывающим относительное уменьшение объема жидкости V, , при повышении давления ∆р, Н, на единицу

,

где ∆V – изменение объема, .

Температурное расширение – свойство жидкости изменять объем при нагревании. Характеризуется коэффициентом температурного расширения _Т, град^-1, равным относительному приращению объема V, , с изменением температуры ∆Т на один градус при постоянном давлении

,

где ∆Т – изменение температуры, град.

Как правило, при нагревании объем жидкости увеличивается.

Вязкость – свойство жидкости сопротивляться относительному скольжению ее слоев. Ее оценивают динамическим коэффициентом вязкости , который измеряется в паскаль-секундах (Пас) и равен касательному напряжению между соседними слоями, если их относительная скорость перемещения численно совпадает с толщиной слоя.

При движении жидкости между отдельными ее слоями или частицами возникает сила трения

,

где T – сила трения, Н,

– градиент скорости (величина, показывающая, как изменяется скорость при переходе от одного слоя к другому), с^-1;

du – изменение скорости, ;

dn – расстояние между слоями, м;

S – площадь соприкасающихся слоев жидкости, м²;

μ – динамический коэффициент вязкости, Па с.

Кинематический коэффициент вязкости  определяют из формулы и измеряют квадратными метрами на секунду ( ) или стоксами (1Ст=1 ). Эти коэффициенты определяются видом жидкости, не зависят от скорости течения, существенно уменьшаются с возрастанием температуры.

Поверхностное натяжение – свойство жидкости образовывать поверхностный слой взаимно притягивающихся молекул. Характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения , , равным силе на единице длины контура свободной поверхности.

Значения , _V, _Т,  и  при 20 ^оС указаны в таблице1.

Таблица 1 – Значения физических величин жидкостей

Жидкость	,	V103,	Т103,	106,	103,
Вода пресная	998	0,49	0,15	1,01	73
Спирт этиловый	790	0,78	1,10	1,52	23
Масло:
моторное М-10	900	0,60	0,64	800	25
индустриальное 20	900	0,72	0,73	110	25
трансформаторное	890	0,60	0,70	30	25
АМГ-10	850	0,76	0,83	20	25