Основные физические свойства жидкостей и газов: плотность, удельный вес, удельный объем, сжимаемость, температурное расширение, вязкость, поверхностное натяжение, смачивание.
Плотность-это распределение массы жидкости по занимаемому объему
. [кг/м3 ]
Удельный вес- это вес жидкости в
занимаемом объеме. определяется как
отношение веса жидкости (газа)
к
занимаемому объему V:
.
Учитывая, что
,
получим зависимость между плотностью
и удельным весом, используемую в расчетах.
то
есть
Единицы удельного веса в системе СИ:
.
Удельный объем-это
объем, занимаемый единицей массы
жидкости(величина обратная плотности)
Сжимаемость - свойство жидкостей
изменять свой объем при изменении
давления - характеризуется коэффициентом
объемного сжатия (сжимаемости),
представляющим относительное изменение
объема жидкости, при изменении давления
на
единицу:
,
[ Па-1
Знак (-) указывает на то, что положительному
приращению давления (увеличению)
соответствует
отрицательное приращение (уменьшение)
объема
.
Величина, обратная объемному коэффициенту сжатия, называется объемным модулем упругости жидкости.
Закон Гука для идеальной жидкости:
Температурное расширение - это свойство жидкостей изменять свой объем при изменении температуры. Характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения (температурного расширения), представляющим относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на единицу и при постоянном давлении:
,
[
]
Вязкость - представляет собой свойство жидкости сопротивляться сдвигу (или скольжению) ее слоев. Вязкость проявляется в том, что при относительном перемещении слоев жидкости на поверхности их соприкосновения возникают силы сопротивления, называемые силами внутреннего трения, или силами вязкости. Происходит взаимное "торможение" и "ускорение" соседних слоев.
Закон Ньютона-Петрова:
,
где
-
сила внутреннего трения слоев жидкости,
- площадь соприкасающихся слоев,
-
динамический коэффициент вязкости,
- разность скоростей двух соседних слоев
жидкости, расположенных на расстоянии
друг от друга по нормали.
Динамический коэффициент вязкости
имеет физический смысл - это сила трения
возникающая при единичных площади
и градиенте скорости
.
кинематическая вязкость т.к. в
размерность входят только кинематические,
а не динамические величины). Динамическая
и кинематическая вязкость
связаны между собой следующим соотношением:
Жидкости, для которых справедлив закон Ньютона, называются ньютоновскими.
К неньютоновским жидкостям можно отнести многие пищевые жидкости: кефир, сметана, сгущенное молоко, томатные пасты и т. п.
Поверхностное натяжение. Смачивание.
Поверхностное натяжение-это свойство обуславливающееся силами взаимного притяжения, возникающими между частицами поверхностного слоя жидкости и вызывающими напряженное его состояние.
Система, находящаяся в равновесии, занимает то из возможных для нее положений, которое соответствует минимуму энергии. Эти силы направлены по касательной и называются силами поверхностного натяжения. Коэффициент поверхностного натяжения можно выразить:
,
где
-
сила поверхностного натяжения,
-длина
линии, ограничивающая поверхность
раздела.
Сила поверхностного натяжение оказывает на жидкость дополнительное давление, нормальное к её поверхности, и может быть определена по формуле:
,
где
-
коэффициент поверхностного натяжения,
-
радиус трубки, в которой находится
жидкость.
Размерность - СИ [Н/м]. Для системы вода-воздух при t= 20º С =0,073 Н/м, ртуть-воздух - =0,48 Н/м.
Благодаря действию поверхностного натяжения объем жидкости, на который не действуют никакие другие силы, принимают сферическую форму. С этим свойством связана способность жидкости образовывать капли.
П
олное
смачивание
Ч
астичное
Частичное несмачивание
Полное несмачивание
Давление насыщенных паров. Давлением насыщенных паров (pн.п), или упругостью паров, называют давление, при котором пары жидкости находятся в равновесии с жидкостью и число молекул, переходящих из жидкости в пар, равно числу молекул, совершающих обратный переход. Оно в значительной степени зависит от температуры и, как правило, увеличивается с ее повышением.
Растворимость газов в жидкостях происходит при всех условиях, но различна для разных жидкостей и изменяется с увеличением давления. Она характеризуется количеством растворенного газа в единице объема жидкости.