Тема 1.1 Основы гидростатики

Физические свойства жидкостей и газов

Жидкости – это тела, которые легко изменяют форму, или принимают форму объема, который они занимают.

Жидкости бывают капельные и газообразные.

Капельные жидкости малосжимаемые, их объем при изменении температуры и давления практически не изменяется.

Газообразные жидкости – это газы, пары. Они существенно изменяют объем при изменении температуры и давления.

Идеальная – условная жидкость, при движении которой не возникают напряжения внутреннего трения. Идеальная жидкость перемещается по трубам и каналам без сопротивлений (без потери энергии на трение).

Плотность – масса жидкости, заключенная в единице объема.

m

ρ = , кг/м3

V

где m – масса жидкости, кг

V – объем жидкости, м3

Плотность жидкости при температуре t находят по формуле Менделеева

ρ_t = ρ₂₀ - α_ρ (t – 20) ,

где ρ₂₀ - плотность жидкости при t = 20⁰ С,

α_ρ - поправочный коэффициент, учитывающий изменение плотности на 1⁰ С.

Относительная плотность – отношение плотности жидкости при данной температуре к плотности воды при 4⁰ С.

ρ^t₂₀ = ρ²⁰₄ – α (t – 20)

α = 0,001828 – 0,00132ρ²⁰₄

Удельный объем – это объем, занимаемый единицей массы вещества.

V 1

v = = , м³/кг

m ρ

Сжимаемость характеризуется коэффициентом сжимаемости. Это относительное уменьшение объема при изменении давления на единицу.

1 ΔV

β _v = , Па^-1

V Δр

где β_v – коэффициент сжимаемости, м²/Н,

ΔV –уменьшение объема, м³

Δр – увеличение давления, Н/м²

Температурное расширение – это изменение объема в зависимости от температуры.

1 ΔV

β _t = , град ^{– 1}

V Δt

Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу ее слоев (частиц) под воздействием сдвигающих сил.

Внутреннее трение газов и жидкостей характеризуется коэффициентом вязкости.

Т Δw

τ = = μ ,

F Δn

где Т – сила для перемещения слоя относительно другого, Н

F – поверхность слоя, м²

Δw

- градиент скорости, т.е. относительное изменение скорости жидкости в

Δn направлении нормали к поверхности слоя.

Δn Нм кг

μ = τ , Па с = м³/с = м с

Δw

μ – динамический коэффициент вязкости, Па с

ν – кинематический коэффициент вязкости, м²/с

μ

ν =

ρ

С повышением температуры вязкость жидкостей уменьшается.

Невязкие жидкости называются неньютоновскими.