3. Вязкость жидкости.

Вязкостью жидкости называется способность сопротивляться деформации (сдвигу ее слоев). Вязкость есть свойство противоположное текучести.

Рассмотрим два слоя жидкости, двигающиеся на расстоянии Δу. Слой А движется со скоростью V, слой В со скоростьюV + ΔV. При стремлении величины Δy→0слои будут бесконечно сближаться и можно перейти к дифференциалам.

Закон Ньютона о трении в жидкости: τ = μ(dυ/dy).

Коэффициент пропорциональности μв формуле для определения касательного напряжения в жидкости называется динамической (абсолютной) вязкостью и характеризует сопротивляемость жидкости сдвигу.

Сила сопротивления сдвигу Т называется силой внутреннего трения, при постоянстве касательного напряжения на поверхности S. Т = τS= ± μ (dυ/dy)S.

Размерность динамической вязкости можем получить из формулы для касательного напряжения [μ] = [τ]/[(dυ/dy)].

В системе СИ единица динамической вязкости называется «Паскаль- секунда».

В системе СГС единица динамической вязкости называется «Пуаз» 1 Пуаз = 1 (дина*сек)/см²=0,1 Па*с

Кинематическая вязкость υ= μ/ ρ.

Единицей измерения кинематической вязкости с системе СИ является м²/с, в системе СГС 1 м²/с = 10⁴ см²/с(Стокс) =10⁶ сСт - сантиСтокс.

Вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается. Вязкость газов, с увеличением температуры возрастает.

Вязкость рабочей жидкости при увеличении температуры уменьшается, при этом теряется смазывающая способность рабочей жидкости.

Зависимость вязкости от давления проявляется при давлениях в несколько десятков МПа. С увеличением давления вязкость большинства жидкостей возрастает.

4. Сжимаемость -свойство жидкости изменять объем под действием давления, характеризуется коэффициентом объемного сжатия, который представляет собой относительное изменение объема ΔV=V₁-V₂ при изменении давления ΔРна единицу давления,V₁ – первоначальный объем,V₂– конечный объем . ,м²/Н или Па^-1.

Увеличению давления Р₂>Р₁соответствует уменьшение объемаV₂<V_1, поэтому в формуле имеется знак минус. V₂≈ V₁ *(1—βр *ΔP),ρ₂≈ ρ₁ /(1—βр *Δр)

Объемным модулем упругости (ОМУ) К = 1 / β_р.

Обобщенный закон Гука для жидкости .

Объемный модуль упругости Куменьшается с увеличением температуры и возрастает с повышением давления.

5.Температурное расширениехарактеризуетсякоэффициентом объемного расширения, который представляет собой относительное изменение объема при изменении температурыТпа 1°С и постоянном давлении, т. е.βт = .

V₂ =V₁(1+βт*ΔТ),ρ₂=ρ₁/(1+βт*ΔТ),

7.Силы поверхностного натяжения. Свободная поверхность жидкости горизонтальна по всей поверхности раздела между жидкой и газообразной средой, кроме точек вблизи твердой стенки сосуда, где проявляются молекулярные силы взаимодействия твердого стенок с жидкостью. На поверхности раздела жидкости и воздуха действуют силы поверхностного натяжения, стремящиеся придать объему жидкости сферическую форму.

Поверхность у стенок сосуда искривлена, и искривление сопровождается появлением дополнительного давления. Касательная к проекции сферической поверхности, направленная в сторону стенок трубки в зависимости от смачивания или не смачивания твердой поверхности жидкостью может иметь разный краевой угол θ, соответствующий смачиванию или его отсутствию.

Дополнительное давление, возникающее в капилляре определяется формулой

Р = 2σ/ r,

где σ— коэффициент поверхностного натяжения жидкости;r — радиус сферы, которая формируется в соответствие со свойствами жидкости и воздействием внешней среды и приблизительно равна радиусу капилляра.

С ростом температуры поверхностное натяжение уменьшается.

Высоту подъема смачивающей жидкости или опускания несмачивающей жидкости в стеклянной трубке диаметром dопределяют по формуле для полусферического мениска

h= 2σ/dρg. (2.10)

8.Испаряемость свойственна всем капельным жидкостям. Испарение – процесс перехода жидкости в газообразное состояние.

Если объем пространства над жидкостью достаточно велик, испарение продолжается до исчезновения жидкости (выкипание чайника). Если объем недостаточно велик, часть молекул жидкости конденсируется и возвращается в жидкое состояние и испарение продолжается до наступления динамического равновесия, когда число испаряющихся и конденсирующихся молекул выравниваются. В окружающем жидкость пространстве устанавливается давление, называемое давлением насыщенных паров Рн.п.Одним из показателей характеризующих испаряемость жидкости, является температура ее кипения при нормальном атмосферном давлении;чем выше температура кипения, тем меньше испаряемость жидкости.

С увеличением температуры давление Рн.п. увеличивается, однако у разных жидкостей в разной степени.

Максимально возможный в рабочей жидкости вакуум ограничен при данной температуре давлением насыщенных паров

Р_вмакс = Р_ат – Р_нп.

9.Растворимостьгазов в жидкостях характеризуется количеством растворенного газа в единице объема жидкости, различна для разных жидкостей и изменяется с увеличением давления.

Относительный объем газа, растворенного в жидкости до ее полного насыщения, можно считать по закону Генри прямо пропорциональным давлению, т. е.

Vг = k Vж (P/P₀),

где Vг— объем растворенного газа, приведенный к нормальным условиям, (Р₀, Т₀);Vж— объем жидкости;k— коэффициент растворимости;Р—давление жидкости.

Коэффициент k имеет следующие значения при 20 °С: для воды 0,016, для керосина 0,13, для минеральных масел 0,08 — 0,1.

При понижении давления выделяется растворенный в жидкости газ, причем интенсивнее, чем растворятся в ней. Это явление может отрицательно сказываться на работе гидросистем.