5 Жи́дкость — одно из агрегатных состояний вещества. Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём.

Классификация жидкостей

Структура и физические свойства жидкости зависят от химической индивидуальности составляющих их частиц и от характера и величины взаимодействия между ними. Можно выделить несколько групп жидкостей в порядке возрастания сложности.

1. Атомарные жидкости или жидкости из атомов или сферических молекул, связанных центральными ван-дер-ваальсовскими силами (жидкий аргон, жидкий метан).

2. Жидкости из двухатомных молекул, состоящих из одинаковых атомов (жидкий водород, жидкий азот). Такие молекулы обладают квадрупольным моментом.

3. Жидкие непереходные металлы (натрий, ртуть), в которых частицы (ионы) связаны дальнодействующими кулоновскими силами.

4. Жидкости, состоящие из полярных молекул, связанных диполь-дипольным взаимодействием (жидкий бромоводород).

5. Ассоциированные жидкости, или жидкости с водородными связями (вода, глицерин).

6. Жидкости, состоящие из больших молекул, для которых существенны внутренние степени свободы.

Жидкости первых двух групп (иногда трёх) обычно называют простыми. Простые жидкости изучены лучше других, из непростых жидкостей наиболее хорошо изучена вода. В эту классификацию не входят квантовые жидкости и жидкие кристаллы, которые представляют собой особые случаи и должны рассматриваться отдельно.

В гидродинамике жидкости делятся на ньютоновские и неньютоновские. Течение ньютоновской жидкости подчиняется закону вязкости Ньютона, то есть касательное напряжение и градиент скорости линейно зависимы. Коэффициент пропорциональности между этими величинами известен как вязкость. У неньютоновской жидкости вязкость зависит от градиента скорости.

6 Идеа́льная жи́дкость — в гидродинамике — воображаемая (идеализированная) жидкость, в которой, в отличие от реальной жидкости, отсутствует вязкость . В идеальной жидкости отсутствует внутреннее трение, то есть нет касательных напряжений между двумя соседними слоями.

Моделью идеальной жидкости пользуются при теоретическом рассмотрении задач, в которых вязкость не является определяющим фактором и ею можно пренебречь. В частности, такая идеализация допустима во многих случаях течения, рассматриваемых гидроаэромеханикой, и даёт хорошее описание реальных течений жидкостей и газов на достаточном удалении от омываемых твёрдых поверхностей и поверхностей раздела с неподвижной средой. Математическое описание течений идеальных жидкостей позволяет найти теоретическое решение ряда задач о движении жидкостей и газов в каналах различной формы, при истечении струй и при обтекании тел.

Реальная жидкость не допускает наличия разрывов непрерывности ни внутри движущегося потока, ни на границах его с твердым телом. В действительности жидкость или газ не могут скользить вдоль поверхности твердого тела; скорости тех частиц, которые граничат с твердой стенкой, равны нулю, жидкость как бы прилипает к поверхности тела. Однако эта скорость резко возрастает при удалении от поверхности и на внешней границе весьма тонкого по сравнению с размерами тела пограничного слоя достигает значений, соответствующих схеме свободного скольжения идеальной жидкости. В случае плохо обтекаемого тела пограничный слой отрывается от поверхности тела и значительно искажает картину обтекания тела идеальной жидкостью.

Реальные жидкости также малосжимаемы, но обладают силами внутреннего трения, проявляющимися в движении. 

7 Плотность жидкости:

, [кг/м³]

Килограмм на кубический метр [кг/м³] равен плотности однородного жидкого вещества, масса которого при объёме 1 м³ равна 1 кг.

где

dm - масса элемента жидкости, объёмом dV.

dV - объём элемента жидкости.

Динамическая вязкость жидкости:

, [Па с]

где

F - сила внутреннего трения жидкости.

S - площадь поверхности слоя жидкости, на которую рассчитывается сила внутреннего трения.

- величина, обратная градиенту скорости жидкости.

Паскаль-секунда [Па с] равна динамической вязкости жидкости, касательное напряжение в которой при ламинарном течении на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости, равно 1 Па.

Кинематическая вязкость жидкости:

, [м²/с]

где

- динамическая вязкость жидкости.

- плотность жидкости.

Квадратный метр на секунду [м²/с] равен кинематической вязкости жидкости с динамической вязкостью 1 Па с и плотностью 1 кг/м³.

Поверхностное натяжение жидкости:

, [Н/м]

где

dF - сила, действующая на участо контура свободной поверхности нормально к контуру и по касательной к поверхности к длине dl этого участка.

dl - длина участка поверхности жидкости.

Ньютон на метр [Н/м] равен поверхностному натяжению жидкости, создаваемому силой 1 Н, действующей на участок контура свободной поверхности длиной 1 м нормально к контуру и по касательной к поверхности.

Коэффициент теплопроводности жидкости:

, [Вт/(м К)]

где

t - время.

S - площадь поверхности.

Q - количество теплоты [Дж], перенесённое за время t через поверхность площадью S.

- величина, обратная градиенту температуры жидкости.

Ватт на метр-кельвин [Вт/(м К)] равен коэффициенту теплопроводности жидкости, в котором при стационарном режиме с поверхностной плотностью теплового потока 1 Вт/м² устанавливается температурный градиент 1 К/м.

Теплоемкость жидкости:

, [Дж/К]

где

dQ - количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости.

dT - разность температуры.

Джоуль на кельвин [Дж/К] равен теплоемкости жидкости, температура которой повышается на 1 К при подведении к ней количества теплоты 1 Дж.

Удельная массовая теплоемкость жидкости (при постоянном давлении):

, [Дж/(кг К)]

Джоуль на килограмм-кельвин [Дж/(кг К)] равен удельной теплоемкости жидкости, имеющей при массе 1 кг теплоемкость 1 Дж/К.

Температуропроводность жидкости:

, [м²/с]

где

- теплопроводность жидкости.

Cp - удельнаыя теплоемкость жидкости.

- плотность жидкости.

Квадратный метр на секунду [м²/с] равен температуропроводности жидкости с коэффициентом теплопроводности 1 Вт/(м К), удельной теплоемкостью при постоянном давлении 1 [Дж/(кг К) и плотностью 1 кг/м³.

9 Рабочая жидкость (в гидроприводе) — жидкость, используемая как носитель энергии. В качестве рабочих жидкостей применяются минеральные, синтетические и полусинтетические масла, жидкости на силиконовой основе, водо-масляные эмульсии, масляно-водяные эмульсии.

Из физических свойств жидкости наиболее важными являются плотность и вязкость. Вязкость жидкости — свойство оказывать сопротивление перемещению одной ее части относительно другой. От вязкости жидкости зависят объемные и механические потери в элементах гидропривода и его работа при низких и высоких температурах. Вязкость проявляется в виде внутреннего трения при относительном перемещении смежных частиц жидкости. Механизм возникновения силы трения между слоями движущейся вязкой жидкости вдоль твердой стенки обусловлен тем, что скорость движения ее слоев в результате торможения потока со стороны стенки различна.

Величина, аналогичная коэффициенту сдвига в твердых телах и характеризующая сопротивляемость жидкости сдвигу, называется коэффициентом динамической вязкости или просто вязкостью (абсолютная или динамическая вязкость). Коэффициент динамической вязкости в системе СИ имеет размерность Па с, в системе СГС — пуаз (П); на практике часто пользуются сантипуазом (сП): 1 Па с = 10 П.

В технических характеристиках отечественных масел указывается кинематическая вязкость, выраженная в сантистоксах при температуре 50 °С. Непосредственное измерение абсолютной или кинематической вязкости затруднено, поэтому на практике пользуются условными единицами вязкости, которые определяют с помощью приборов, называемых вискозиметрами. Для определения условной вязкости в различных странах используют вискозиметры Энглера (в Европе), Сейболта (в США), Редвуда (в Великобритании) и др. В СССР наибольшее применение получил вискозиметр ВУ или Энглера.

1 Гидроста́тика — раздел физики сплошных сред, изучающий равновесие жидкостей, в частности, в поле тяжести.

Прежде всего, полезно сравнить гидростатику с теорией упругости, изучающей равновесие твёрдых тел. В отличие от твёрдого тела, жидкость не «держит» сдвиговые напряжения. Именно поэтому в жидкости не может существовать анизотропии напряжений, а значит вместо многокомпонентного тензора, напряжения в жидкости описываются единственной величиной — давлением. Отсюда вытекает закон Паскаля: давление, оказываемое на жидкость, передаётся жидкостью одинаково во всех направлениях.

Основной закон гидростатики для толщи жидкости — зависимость давления от глубины, который для несжимаемой жидкости в однородном поле тяжести имеет вид . Из этого закона следует равенство уровней в сообщающихся сосудах, закон Архимеда: на тело, погружённое в жидкость, действует выталкивающая сила , где — плотность жидкости, а — объём тела, погруженного в жидкость.

2 Гидростатическое давление  — Благодаря полной малоподвижности своих частиц капельные и газообразные жидкости, находясь в покое, передают давление одинаково во все стороны; давление это действует на всякую часть плоскости, ограничивающей жидкость, с силой Р, пропорциональной величине w этой поверхности, и направленной по нормали к ней. Отношение Pw, то есть давление р на поверхность равную единице, называется гидростатическим давлением. Это основное свойство жидкостей было открыто и проверено на опыте Паскалем, в 1653 г., хотя несколько ранее оно было уже известно Стивену. Простое уравнение P = pw может действительно служить для точного вычисления давления на данную поверхность сосуда, газов и капельных жидкостей, находящихся при таких условиях, что часть давления, зависящая от собственного веса жидкостей, ничтожно мала по сравнению с давлением, передаваемым им извне. Сюда относятся почти все случаи давлений газов и расчеты давлений воды в гидравлических прессах и аккумуляторах. Условно-принятые меры Г. давления всегда выражают отношения силы к поверхности, поэтому в системе абсолютных единиц (см. Единицы мер) они выражают число «дин» на кв. см, именованное число измерения:

т ¹l⁻¹ - t⁻².

В практике Гидростатическое измеряют давление в кг на 1 кв. см