Раздел 1. Физические свойства жидкости, газов
Глава 1. Основные физические свойства жидкости.
ЗАКОН НЬЮТОНА О СИЛАХ ВНУТРЕННЕГО ТРЕНИЯ.
1.1. Основные физические свойства жидкостей
Понятие о жидкости и газе. Идеальная и реальная жидкости. Основные
свойства жидкости и газа: плотность, сжимаемость, объемный модуль упругости
жидкости, теплоемкость, температурное расширение, вязкость (динамическая, кинема-
тическая, условная) их физический смысл, размерности. Зависимость физических
свойств от температуры и давления, критическое состояние жидких и газообразных
веществ. Поверхностное натяжение, упругость паров. Приборы для измерения
плотности и вязкости.
В этой главе изложены основные понятия и определения жидкости.
Детально раскрываются основные свойства жидкости, их зависимость от
tº и р, вязкость, закон Ньютона о силах внутреннего трения, виды
неньютоновских и неньютоновских жидкостей, основные приборы для
измерения плотности, вязкости. Изложены примеры решения задач.
Изучение материала главы даёт возможность ответить на ряд вопросов:
чем характеризуется сжимаемость, температурное расширение, формула
для плотности нефтепродуктов при любой tº и абсолютном давлении.
Методические указания
В результате изучения материала первой главы учебного пособия студен-
ты должны: усвоить виды жидкости, как о рабочем теле в гидро- и пневмосистеме.
Студент должен четко представлять смысл понятия жидкости и газа, их основные
свойства, принцип действия приборов для определения плотности и вязкости.
Преподаватель обязан донести до студента главную мысль, гидравлика ―
наука о изучении видов жидкости; нефтепродуктов и определение их свойств.
1.2. Понятие о жидкости
Жидкость – физическое тело, которое является сплошной (непрерывной) средой, обладает подвижностью (свойством текучести) и легко изменяет свою форму под действием сколь угодно малых по величине сил.
Свойство подвижности отличает жидкость от твердых тел, которые также характеризуются сплошной средой.
Жидкость практически неспособна сопротивляться растягивающим условиям, но оказывает значительное противодействие всестороннему ее сжатию. Вместе с тем она обладает свойством оказывать сопротивление касательным усилиям, стремящимся сдвинуть одни частицы жидкости
относительно других.
Различают два вида жидкостей: капельные и газообразные.
Капельные жидкости – практически несжимаемые (вода, ртуть, керосин, масла и др.), обладает малыми сопротивлениями растягивающим усилиям;
Газообразные – легко сжимаемые и совершенно не обладают сопротивлениями
растягивающим усилиям.
Характерное различие этих жидкостей – наличие у капельных и
отсутствие у газообразных жидкостей свободной поверхности, т.е.
поверхности раздела между жидкой и газообразной средой. Капельные
жидкости занимают определенный объем и всегда имеют свободную
поверхность. Они обладают капиллярными свойствами. В природе
примером капельных жидкостей являются грунтовые воды, нефть.
Газообразные жидкости занимают полностью тот объем, к которому
приурочены, не имеют свободной поверхности и не обладают капиллярными
силами.
В гидравлике, как и в других областях, для упрощения теоретических
исследований используют модель идеальной жидкости. По определению
принимают, что в идеальной жидкости отсутствует сопротивление
сдвигающим усилиям, т.е. отсутствуют силы внутреннего трения. Так, в любой
покоящейся жидкости силы трения всегда равны нулю и концепция
идеальной жидкости оказывается применимой.
Для решения многих практических вопросов силы трения,
возникающие в движущейся жидкости, часто бывают несущественными, ими
можно пренебречь, и без большой ошибки и рассматривать жидкость в этих
случаях как идеальную. Следует помнить, что в действительности идеальной
жидкости не существует, но это понятие позволяет упростить изучение
законов реальной жидкости.
Реальными называют жидкости, обладающие свойствами
сжимаемости и сопротивляемости сдвигающим и растягивающим усилиям,
т.е. жидкости,в которых проявляется внутренние силы трение.