- •Основные физические свойства жидкостей и газов: плотность, удельный вес, удельный объем, сжимаемость, температурное расширение, вязкость, поверхностное натяжение, смачивание.
- •Поверхностное натяжение. Смачивание.
- •Силы, действующие в жидкостях. Абсолютный и относительный покой жидких сред.
- •Гидростатическое давление и его свойства (доказать).
- •Уравнения Эйлера для покоящейся жидкости.
- •Основное уравнение гидростатики
- •Распределение давления в покоящейся жидкости и газе (закон Паскаля).
- •Эпюры гидростатического давления
- •А) пьезометр
- •Б) манометр
- •В) дифференциальный манометр
- •Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на плоские стенки.
- •10.Определение сил гидростатического давления покоящейся жидкости на криволинейные стенки.
- •Центр давления.
- •12.Закон Архимеда, плавание тел.
- •13.Два метода описания движения жидкости и газа.
- •14.Основные понятия гидродинамики: линии и трубки тока, траектория частицы, поток жидкости, живое сечение потока, смоченный периметр, гидравлический радиус, гидравлический диаметр, расход.
- •15. Уравнение постоянства расхода (уравнение неразрывности)
- •16.Установившееся и неустановившееся, равномерное и неравномерное, напорное и безнапорное движение жидкости.
- •17.Два режима движения жидкостей и газов. Опыты Рейнольдса, критерий Рейнольдса.
- •18.Особенности ламинарного и турбулентного режимов. Эпюры распределения скоростей.
- •Особенности течения при турбулентном режиме
- •19.Уравнения Эйлера для движущейся среды.
- •Уравнение Бернулли для идеальной жидкости.
- •Геометрическая интерпретация уравнения Бернулли.
- •Энергетическая интерпретация уравнения Бернулли.
- •23.Уравнения Бернулли для реальной жидкости.
- •24.Применение уравнения Бернулли для расчета трубопроводных систем.
- •25.Гидравлические сопротивления, их физическая природа и классификация.
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.