Идеальная жидкость

Если силы трения между слоями жидкости много меньше нормальных (сдавливающих) сил, то вводят модель так называемой идеальной жидкости. В этой модели считается, что касательные силы трения между частицами, разделенными площадкой, отсутствуют и при течении жидкости, а не только в состоянии покоя (см. в п. 1.9 определение жидкости). Такая схематизация жидкости оказывается весьма полезной в тех случаях, когда касательные составляющие сил взаимодействия (силы трения) много меньше их нормальных составляющих (сил давления). В других же случаях, когда силы трения сопоставимы с силами давления или даже превосходят их, модель идеальной жидкости оказывается неприменимой.

Поскольку в идеальной жидкости существуют только нормальные напряжения, то вектор напряжения на любой площадке с нормалью перпендикулярен этой площадке . Повторяя построения п.1.9, можно заключить, что в идеальной жидкости все нормальные напряжения равны по величине и отрицательны ( ). Следовательно, в идеальной жидкости существует параметр , называемый давлением:, , а матрица напряжений имеет вид:

. (2.8)

Давление насыщенных паров жидкости

Если в жидкости при заданной температуре уменьшать давление, то при определенном значении последнего агрегатное состояние жидкости изменяется и она начинает превращаться в пар. Если жидкость первоначально заполняла закрытый сосуд полностью, то при уменьшении давления до определенного значения (зависящего от температуры) образуется свободная поверхность, над которой находятся пары этой жидкости. Давление , при котором существует термодинамическое равновесие жидкости и ее паров, называется давлением насыщенных паров этой жидкости. Можно также сказать, что давление насыщенных паров жидкости - это максимальный вакуум, который можно создать в данной жидкости.

Давление насыщенных паров жидкости зависит от температуры и определяется индивидуальными свойствами жидкости. Жидкость не может сохранять свое агрегатное состояние при давлениях, ниже давления ее насыщенных паров. При достижении давления насыщенных паров жидкость начинает кипеть и образовывать парогазовую фазу. Известно, например, что при атмосферном давлении ( Па) вода закипает при 100°С, т.е. при 100°С давление ее насыщенных паров примерно равна атмосферному давлению. Однако при пониженном давлении (например, высоко в горах) вода закипает при температурах, меньших, чем 100 °С., т.е. становится равным окружающему давлению при меньшей температуре.

При уменьшении температуры давление насыщенных паров жидкости также уменьшается. Например, при температуре 20°С давление насыщенных паров воды меньше атмосферного давления и составляет Па.

Для нефти и нефтепродуктов давление насыщенных паров измеряется по методу Рейда (ГОСТ 1756-52 или ASTM D323) и задается обычно при °С (100°F). Для расчета зависимости давления насыщенных паров жидкости от абсолютной температуры Т используют формулу

, (2.9)

где опытные постоянные. Если давление насыщенных паров жидкости известно при двух температурах, то при других значениях оно может быть вычислено по формуле (2.9).

Пример. Рассчитать давление насыщенных паров нефти при температуре 20°С, если при температурах °С и 5°С оно составляет 115 и 30 КПа, соответственно.

Решение. Значения коэффициентов А и В найдем из системы уравнений:

Отсюда находим: А, В: . Далее по формуле (2.9) вычисляем давление насыщенных паров при 20⁰С в КПа.

КПа.