2.3. Основные свойства газов

Газы отличаются от жидкостей тем, что при большом давлении они могут быть сжаты до очень малого объема. Если предоставить любому газу большее пространство, чем он занимает, происходит расширение газа, а его давление уменьшается.

Закон, связывающий между собой давление и объем газа, впервые был открыт в начале 17-го века году Р.Бойлем, а позже Мариоттом.

Согласно этому закону давления одного и того же количества газа при постоянной температуре обратно пропорциональны объемам, занимаемым этим количеством газа.

P₁V₁= P₂V₂ - сonst (2.7)

Кривая зависимости Р от Vназывается изотермой.

Давление газа зависит также и от температуры. Гей-Люсак в 1816 году нашел, что эта связь выражается формулой при Р – const, закон Гей –Люсака(изобарный)

V=V₀(1+αt),(2.8)

где V₀– объем газа при 0°С,t– температура в градусах Цельсия,α=1/273 – термический коэффициент расширения. В это уравнение давление не входит, так как оно при сравниваемых состояниях газа одинаково.

Клайперон, связав законы Бойля-Мариотта и Гей-Люсака, получил уравнение состояния идеальных газов

(P₁V₁) /Т₂ = (P₂V₂ )/Т₂ (2.9),

где (PV) /Т = В – удельная газовая постоянная, различная для различных газов.

Реальные газы также соответствуют этому закону при обычных плотностях и при небольшом сжатии газа. При очень быстром сжатии (нагревание) или расширении (охлаждение) - (адиабатические процессы) Бойля-Мариота выражается степенной зависимостью

РV^η=P₁V₁^η, (3)

где η = C_р/C_v - теплоемкости при постоянном давлении и при постоянном объеме.

Показатель степени равен η=1,4 для воздуха, для других газов он близок к этому значению.

3-я лекция.

3. Гидростатика-1

3.1. Закон Паскаля. Свойство гидростатического давления в точке.

3.2.Основное уравнения гидростатики.

3.3. Дифференциальные уравнения Эйлера равновесия жидкости и их

интегрирование для простейшего случая.

3.4. Пьезометрическая высота. Вакуум. Измерение давления. Приборы для измерения давления

3.1. Закон Паскаля. Свойство гидростатического давления в точке.

Гидростатикой называется раздел гидравлики, в котором рассматриваются законы равновесия жидкости и их практические приложения.

В гидростатике жидкость рассматривается в состоянии относительного покоя. Под относительным покоем понимается состояние жидкости, при котором отсутствуют перемещения отдельных частиц жидкости по отношению друг к другу, при этом жидкость перемещается, как твердое тело.

Движение жидкости в этом случае, можно назвать переносным. Характерным для этого случая движения будет постоянство объема жидкости при переходе от одного состояния к другому.

Частным случаем относительного покоя является состояние абсолютного покоя, под которым подразумевается покой жидкости относительно земли.

Пример абсолютного покоя: жидкость находится в резервуаре неподвижном относительно земли. Пример относительного покоя: жидкости находится в покое относительно железнодорожной цистерны, которая движется вместе с цистерной прямолинейно с ускорением.

В гидростатике учитываются следующие допущения.

1. В неподвижной жидкости возможен лишь один вид напряжения — напряжение сжатия, т. е. гидростатическое давление.

2. В неподвижных жидкостях не действуют касательные напряжения, из поверхностных сил действуют только силы давления, действие сил вязкости не учитывается.

4. На внешней поверхности рассматриваемого объема жидкости силы давления всегда направлены по нормали внутрь объема жидкости и являются сжимающими.

5. Внешняя поверхность жидкости обычно рассматривается, как поверхность раздела с газообразной средой или твердыми стенками, но может рассматриваться и как поверхность объема, мысленно выделяемого из объема жидкости, для чего применяется «принцип затвердевания».

6. На жидкость, находящуюся в состоянии относительного покоя действуют массовые силы: силы тяжести и силы инерции переносного движения.