3. Физико-механические свойства жидкости

3.1. Плотность - это масса жидкости, заключенная в единице объема:  = m/V,

где m - масса жидкости; V - ее объем. [] = кг/м³ (СИ).

Плотность - одна из основных механических характеристик жидкости.

3.2. Удельный вес - это вес единицы объема жидкости: γ = G/V,

где G - вес жидкости. [γ] = Н/м³ (СИ).

Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением: γ = pg.

Рассмотрим основные физические свойства жидкостей.

3.3. Сжимаемость - это свойство жидкости изменять свой объем под действием давле­ния. Она характеризуется коэффициентом объемного сжатия β_р, который представляет собой относительное изменение объема при изменении давления на 1 Па и постоянной температуре: V = V₁(1 - β_р ∆p). [β_р] = Па⁻¹.

Величина, обратная β_р , называется модулем упругости: К = 1/β_р.

Тогда получаем зависимость ∆V/V= - р/К - обобщенный закон Гука.

В большинстве случаев капельные жидкости можно считать практически несжимаемыми, но при очень высоких давлениях сжимаемость жидкостей необходимо учитывать.

3.4. Температурное расширение - свойство жидкости изменять свой объем при измене­нии температуры. Оно характеризуется коэффициентом температурного расширения β_т, который представляет собой относительное изменение объема при изменении температуры на 1С и постоянном давлении: V = V₁(1 + β_т∆Т). [β_т ] = град⁻¹.

3.5. Поверхностное натяжение обусловлено силами взаимного притяжения молекул поверхностного слоя, стремящимися превратить поверхность в сферическую, что вызывает дополнительное давление в жидкости на величину р_пов= σ(1/R₁+ 1/R₂),

где σ - поверхностное натяжение, [σ] = Н/м; R₁, R₂- радиусы кривизны поверхности.

3.6. Вязкость - это свойство жидкости сопротивляться сдвигу ее слоев. Вязкость - свойство, противоположное текучести.

При движении жидкости вдоль твердой стенки между ее слоями происходит проскальзывание, которое сопровождается возникновением касательных напряжений. Их величина определяется по закону жидкостного трения Ньютона:

где τ - касательное напряжение; μ - динамическая вязкость жидкости;

v - скорость движения жидкости; у - расстояние от стенки трубы.

В неподвижных и идеальных жидкостях τ = 0.

[μ] = Пас (СИ) - паскаль-секунда; П = 0,1 Пас – пуаз (СГС); 1сП =10⁻² П - сантипуаз.

Отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности называется кинематической (относительной) вязкостью:  = μ/.

[] = м²/с (СИ); Ст = см²/с = 110^-4 м²/с – стокс (СГС); 1сСт = 10^-2 Ст - сантистокс.

Вязкость капельных жидкостей уменьшается с увеличением t. Вязкость газов, наоборот, с увеличением t увеличивается. Это объясняется различием природы вязкости в жидкостях и газах. В жидкостях вязкость вызывается силами молекулярного сцепления. В газах же вязкость обусловлена, главным образом, беспорядочным тепловым движением молекул, интенсивность которого увеличивается с повышением t.

3.7. Испаряемость - свойственна всем капельным жидкостям, но интенсивность испарения у различных жидкостей неодинакова.

Одной из характеристик испаряемости является температура кипения при атмосферном давлении. Чем ниже t _кип , тем выше испаряемость.

Другой характеристикой испаряемости является давление насыщенного пара.

Давление насыщенного пара - это давление, при котором жидкость закипает при данной температуре. Чем больше р_нп , тем больше испаряемость.

3.8. Растворимость газов в жидкостях характеризуется количеством растворенного газа в единице объема жидкости. Она различна для разных жидкостей, изменяется с увеличением давления и характеризуется коэффициентом растворимости.

Физико-механические свойства жидкостей зависят от температуры и давления.