2. Основные физические свойства жидкости

(продолжение)

Основными параметрами, характеризующими термодинамическое состояние жидкости, являются температура Т, давление р и плотность ρ.

Связь между плотностью, температурой и давлением устанавливается уравнением состояния, которое для реальных жидкостей и газов выводится в кинетической теории. Однако ввиду сложности общего уравнения состояния и затруднительности определения входящих в них констант, для качественного анализа этих сред пользуются приближенными теоретическими или эмпирическими уравнениями. Кроме того, термодинамическими характеристиками жидкости являются сжимаемость, температурное расширение, вязкость

2. 3. Сжимаемость.

Сжимаемость – способность жидкости изменять объем при изменении давления.

Характеризуется коэффициентом объемного сжатия, Па^-1, представляющим относительное изменение объема жидкости при изменении давленияна единицу (при постоянной температуре).

Знак «минус» в формуле указывает, что при увеличении давления объем жидкости уменьшается.

Перепишем определение в виде

Обе части умножим на знаменатель и перенесём в левую часть

Учтём, что

и подставим в предыдущее равенство

Выразив отсюда W, можно получить формулу для вычисления нового значения объёма при известном увеличении давления

Если учесть, что все изменения объёма происходят при неизменной массе за счёт изменения плотности (и ), можно получить формулу изменения плотности при изменении давления

Откуда выразив ρ, получим

Изменение объёма dW, происходящее за счёт изменения плотности dρ при постоянной массе, можно записать в виде

Подставив это в определение β_P, определим коэффициент сжимаемости жидкости через изменение плотности

Отсутствие знака минус в этом выражении означает, что увеличение давления приводит к увеличению плотности.

Величина, обратная коэффициенту сжимаемости, или, по-другому, коэффициенту объёмного сжатия , обозначается

и называется объёмным модулем упругости жидкости.

Тогда предыдущая формула примет вид

.

Это выражение называется законом Гука для жидкости.

Единицы измерения: [Па], [МПа], [кГс/ см²].

2.4. Температурное расширение.

Температурное расширение жидкости состоит в том, что она может изменять свой объем при изменении температуры. Это свойство характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения, представляющим относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на единицу (на 1^оC) и при постоянном давлении:

По аналогии со свойством сжимаемости жидкости можно записать

или через плотность

Изменение объёма при изменении температуры происходит за счёт изменения плотности.

Для большинства жидкостей коэффициент β_t с увеличением давления уменьшается. Коэффициент β_t с уменьшением плотности нефтепродуктов от 920 до 700 кг/м³ увеличивается от 0,0006 до 0,0008; для рабочих жидкостей гидросистем β_tобычно принимают не зависящим от температуры. Для этих жидкостей увеличение давления от атмосферного до 60 МПа приводит к росту β_t примерно на 10 – 20 %. При этом, чем выше температура рабочей жидкости, тем больше увеличение β_t. Для воды с увеличением давления при температуре до 50 ^оC β_t растёт, а при температуре выше 50 ^оC уменьшается.

Развернуть

Открыть в широком формате