ВЛАСТИВОСТІ РІДИН

Після вивчення глави 2 бакалавр повинен:

знати

  • • основні фізико-механічні властивості рідин;
  • • закон Ньютона для дотичного напруження;
  • • основні формули температурної залежності в'язкості;
  • • поняття "ньютонівські" і "неньютонівські рідини";
  • • відміну температурних залежностей в'язкості стислих і нестислих рідин;
  • • прилади та способи визначення в'язкості нестискуваних крапельних рідин;

вміти

  • • використовувати закон Ньютона для дотичного напруження стосовно ньютоновским і неньютонівська рідина;
  • • розрізняти стискувані і нестискувані рідини;
  • • практично використовувати прилади для визначення в'язкості крапельних нестискуваних рідин;

володіти

  • • апаратом розрахунку в'язкості в градусах Енглер;
  • • навичками визначення в'язкості крапельних рідин.

Основні фізико-механічні властивості рідини

Рідинами називають фізичні тіла, що легко змінюють свою форму під дією поверхневих і масових сил.

Розрізняють два роду рідин:

  • 1) краплинні (нестискувані);
  • 2) газоподібні (стискувані).

В гідравліці приймається, що рідина являє собою суцільну середу. Для цього повністю відволікаються від внутрішніх молекулярних рухів в рідині і розглядають руху елементарних обсягів, досить великих в порівнянні з відстанями між молекулами, завдяки чому рух рідини розглядається не як рух великої кількості дискретних частинок - молекул, а як рух безперервного середовища з безперервно мінливими параметрами ( тиск, щільність і т.д.).

Такий прийом розгляду руху рідини відкриває широкі можливості для використання диференціального й інтегрального числень до вирішення завдань гідравліки, так як тільки в разі безперервних функцій ці обчислення можна успішно застосовувати.

Розглянемо основні фізико-механічні властивості рідини: щільність, питома вага і питома обсяг.

Виділимо в рідині деякий обсяг ΔV. Нехай маса рідини в цьому обсязі дорівнює Δ т. Тоді буде називатися середньої в даному обсязі щільністю рідини (якщо рідина неоднорідна).

Зменшуючи ΔV до нуля і знаходячи межа

отримаємо справжнє значення щільності в даній точці.

Ця межа має сенс, якщо рідина вважати безперервної суцільний середовищем. Таким чином, щільністю рідкого середовища в даній точці називається границя, до якого прагне середня щільність в даному обсязі при прагненні цього обсягу до нуля.

Щільність - це маса одиниці об'єму:. Якщо тіло однорідне, то питома вага - це вага одиниці об'єму:; так як, то, або, тобто питома вага прямо пропорційний щільності.

Одиниця виміру питомої ваги в системі МКГСС - кгс / м3, в системі СІ - Н / м3 = кг / (м2 • с2). Аналогічно одиниця виміру щільності в МКГСС - кгс • с2 / м4, в СІ - Н • с2 / м4 = кг / м3. Наприклад, для води при g = 9,81 м / с2 γ = 1000 кгс / м3, р = 1000 / 9,81 = 101,9 кгс • с2 / м4. Відзначимо, що числове значення питомої ваги, вираженого в кгс / м3, збігається з числовим значенням щільності, вираженої в кг / м3, так як 1 кгс = 9,81 кг • м / с2.

Питомий об'єм - обсяг одиниці маси - є величина, зворотна щільності:. Як показують численні дослідження, щільність рідини в точці є функція тиску і температури: r = f (p, t). Цю залежність називають рівнянням стану.

Досвід показує, що щільності крапельних рідин з ростом тиску змінюються дуже мало. Наприклад, при збільшенні тиску від 1 до 100 атм (атм - фізична атмосфера, 1 атм = 1,01 • 105 Па) первинний об'єм води зменшується на 0,5% і, отже, щільність збільшується на 0,5%. Щільність газів із зростанням тиску значно зростає. Щільність крапельних рідин із зростанням температури змінюється, як правило, незначно.

Для нафти і нафтопродуктів за формулою Менделєєва маємо

де r15 - щільність при t = 15 ° С; β - коефіцієнт об'ємного розширення.

При збільшенні температури від 15 до 100 ° С щільність нафти зменшується приблизно на 7%. Щільність газів значно змінюється зі зміною температури. Так, для ідеальних газів справедливо рівняння Клапейрона, або, звідки, тобто густина газів знаходиться в обернено пропорційній залежності від температури.

 
< Попер   ЗМІСТ   Наст >