2. Основные физические свойства

РЕАЛЬНЫХ ЖИДКОСТЕЙ И ГАЗОВ

Многие свойства жидкостей изучаются в общей физике, а не в гидравлике. Гидравлика, представляет собой особый раздел профессиональной физики и занимается вопросами механики жидкости.

1. Плотность

Одним из основных свойств жидкости является плотность.

Как известно из общей физике, плотностью называют отношение массы жидкости к ее объему, т. е.

, a (2.1)

где , – изменение массы и объема жидкости. Размерность плотности

.

Единицами измерения плотности являются: кг/м³ в системе СИ и кгсc²/м⁴ в технической системе.

Введем обозначение:

, (2.2)

где G – есть вес жидкости, – вес единицы объема жидкости (ранее эту единицу называли «удельным весом» или «объемным весом»). Размерность удельного веса

.

Единица измерения удельного веса в системе СИ Н/м³.

Удельный вес и плотность жидкости связаны следующим соот­но­-шением:

, (2.3)

где g – ускорение свободного падения.

2.2.Вязкость

Между слоями жидкости, движущимися со скоростями, отли­чаю­щимися друг от друга на величину du, возникает касательное напряжение :

, (2.4)

где – сила трения , S – площадь соприкасающихся слоев.

Свойство жидкости, обусловливающее возникновение в ней при ее движении касательных напряжений («напряжений трения»), называется вязкостью.

Величинами, которые могут оценить это свойство, являются коэффициент динамической вязкости ) и коэффициент кинематической вязкости , связанные между собой соотношением . Вязкость жидкости очень слабо зависит от давления и сильно зависит от температуры. Для капельной жидкости с повышением температуры вязкость уменьшается, а для газообразной, наоборот, увеличивается.

Кроме обычных (ньютоновских) жидкостей, характеризующихся зависимостью (2.4), существуют аномальные жидкости, к которым относятся коллоидные растворы, смазочные масла, нефтепродукты. Для таких жидкостей закон внутреннего трения выражается в виде

, (2.5)

где ₀ – касательное напряжение в покоящейся жидкости, после преодоления которого, жидкость приходит в движение.

3. Способность жидкости менять свой объем

Сжимаемость – свойство жидкости уменьшать объем под действием давления. Она оценивается коэффициентом сжимаемости показывающим относительное изменение объема жидкости W на единицу изменения давления :

. (2.6)

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называет­ся модулем упругости жидкости E(Па):

. (2.7)

Тепловое расширение – свойство жидкости изменять объем при нагревании, которое характеризуется коэффициентом теплового расширения ( C^-1 ), численно равным относительному приращению объема W с повышением температуры T на один градус при постоянном давлении:

. (2.8)

Как правило, при нагревании объем жидкости увеличивается.