3.2.4. Способы определения вязкости жидкости, основанные на определении времени истечения жидкости через отверстие.

Типичным представителем этого типа приборов является при­бор Энглера, применяемый для определения вязкости жидкостей более вязких, чем вода.

Вязкость оценивают, по времени истечения t_иисследуемой жидкости, и времени истечения дистиллированной водыt_впри тех же условиях (температуре, объёме жидкости и др.).

В данном случае вязкость определяется в относительных едини­цах, градусах Енглера,

^оЕ = .(3.10)

Кинематический коэффициент вязкости находят по эмпирической формуле Уббелоде:

ν = (0,0763^OE – ) ^. 10^-4, м²/с (3.11)

3.3. Поверхностное натяжение

Силовое взаимодействие молекул, которые находятся на поверх­ности жидкости, и молекул, расположенных вдали от неё неодинако­во (рис.3.5). Молекула, расположенная на поверхности, находится в асимметричном силовом состоянии, верхняя часть силового поля её вынуждена взаимодействовать с молекулами, находящимися под поверх­ностью. В результате этого потенциальная энергия связи в поверх­ностном слое увеличивается, а сам слой находится в более напря­женном состоянии. Это явление называют поверхностным натяжением. Потенциальная энергия связи в поверхностном слое равна

dE_nom = GdS,

где G– коэффициент поверхностного натяжения;

dS – поверхность жидкости, имеющая порядокdl².

Энергию dE_nomможно представить как некоторую силу, совершаемою работу на путиdl, поэтому

dFdl = Gdl²

или

dF = Gdl. (3.12)

Таким образом, поверхность жидкости стягивается силой dFпропорциональной длине, на которой она действует. Эту силу на­зывают силой поверхностного натяжения.

Поверхностное натяжение проявляется в том, что выделенный объём жидкости стремится принять сферическую форму, особенно это заметно на малых объемах – каплях (рис. 3.5., б) и капиллярах (рис 3.5., в).

Рис. 3.5.

Действие силы поверхностного натяжения приводит к увели­чению давления внутри капли.

Поместим капли различных жидкостей на горизонтальной поверхно­сти твердого тела. Легко заметить, что капли разной жидкости ве­дут себя по- разному (рис. 3.5., б). В точке, где соприкасается твердое тело, жидкость и газовая среда, в одних случаях угол αбудет острым, в других – тупым. Чем меньше жидкость смачивает твердое тело, тем уголα будет острее.

Жидкости, которые хорошо смачивают твердое тело, называются гидрофильными, плохо смачиваемые – гидрофобными.

Сила поверхностного натяжения на разделе твердое тело - жидкостьравна

F_т-ж = F₀cosα,

где F₀ – сила поверхностного натяжения на свободной поверхно­сти жидкости.

В зависимости от вида смачиваемости, получаем различные мениски жидкости (искривления поверхности жидкости у стенки сосу­да).

Различная смачиваемость также приводит к разному поведению жидкости в капиллярах (рис. 3.5., в). Жидкости, которые хорошо смачи­вают стенки, поднимаются по капилляру. Высота подъёма (спускания) жидкости в капилляре равна

± h = cosα(3.13)

Движение жидкости по капиллярам и узким щелям имеет существенное значение в неживой и живой природе, а также в технических процес­сах.

P=const

P=f(ω,z)

РАЗДЕЛ ІІ: Гидростатика.

Лекция 4. Общие положения. Дифференциальные уравнения

Гидростатики

Гидростатика, раздел гидромеханики, изучающий равновесие жидкости и твёрдых, которые частично или полностью погружены в неё. Иначе гидростатика изучает поведение жидкостей при абсолютном и относительном покое.

Жидкость, которая покоится в системе координат, связанной с Землёй, находится в абсолютном покое. Покой жидкости в системе координат, которая движется относительно Земли, называют относительным.

В общем случае жидкость подвержена действию массовых и поверхностных сил. При этом покой жидкости наблюдается только в случае, если массовые силы обладают потенциалом и постоянны во времени.

Обычны, рассматривают покой жидкости, подверженной силам гравитации и инерции.