загрузка...
загрузка...
На головну

Рідина і її фізичні властивості

  1. XI. Пристосування ТА ІНШІ ЕЛЕМЕНТИ, властивості. Здібностей та обдарувань АРТИСТА
  2. Алюміній, його властивості та застосування в техніці
  3. Амфотерними називаються такі гідроксиди, які в залежності від умов виявляють властивості яких підстав, або кислот.
  4. Армуючі матеріали і їх властивості
  5. Базові властивості безпеки інформації. Канали реалізації загроз
  6. Нескінченно великі функції та їх властивості
  7. Біохімічні методи визначення речовин з властивостями ендогенних токсинів

рідини - Це фізичні тіла, легко змінюють свою форму під дією самої незначної величини сили.

На відміну від твердих тіл:

1) у рідині сили міжмолекулярної зчеплення менше, тому вона характеризуються дуже великою рухливістю своїх часток і, тому, має здатність приймати форму посудини, в який вона налита;

2) всі рідини мають малу сжимаемостью.

У гідравліки прийнято об'єднувати рідини, гази і пари під єдиним найменуванням - рідина, бо закони руху рідин і газів (парів) практично однакові, якщо їх швидкості значно нижче швидкості звуку.

При виведенні основних закономірностей у гідравліці вводять поняття:

ідеальна рідина - Абсолютно нестислива під дією тиску, не змінює густини при зміні температури і не володіє в'язкістю;

реальна рідина - Це в'язка рідина.

Реальні рідини діляться на:

крапельна рідина - Практично нестислива і володіє дуже малим коефіцієнтом об'ємного розширення (утворює краплі);

пружна рідина - Це гази і пари, обсяг пружних рідин сильно змінюється при зміні температури або тиску (в звичайному стані крапель не утворюють).

У гідравліки розглядаються тільки краплинні рідини, тобто рідини в звичайному, загальноприйнятому розумінні цього слова, що зустрічаються в природі і застосовуються в техніці (вода, нафта, гас і т.д.)

 Все краплинні рідини мають великий опір зміні обсягу і важко піддаються стисненню. При зміні тиску і температури їх обсяг змінюється незначно.

Краплинні рідини практично не надають помітного опору розтягуючих зусиль, але істотно опір сдвигающим силам.

Сили, що діють на обмежений обсяг рідини, діляться на:

1) внутрішні - Сили взаємодії між окремими частинками розглянутого об'єму рідини;

2) зовнішні:

а) поверхневі - Прикладені до поверхонь, які обмежують обсяг рідини (сили, що діють на вільні поверхні, сили реакції стінок і дна судин);

б) об'ємні - Безперервно розподіляються по всьому об'єму рідини (наприклад, сила тяжіння).

Розрізняють такі основні властивості рідин:

1. густина - Маса одиниці об'єму:

, .

Щільності звичайних крапельних рідин (виняток - ртуть) близькі до щільності води і вельми слабо змінюються зі зміною тиску і температури.

Зі збільшенням температури щільність рідини, як правило, зменшується.

Відносна густина - Це безрозмірна число, що представляє собою відношення щільності даної рідини до щільності дистильованої води, взятої при 4? С.

2. Питома вага - Це вага одиниці об'єму рідини

.

Питома вага називається об'ємною вагою рідини або питомої силою тяжіння,  в СІ.

Оскільки маса і вага пов'язані співвідношенням

,

де g,  - прискорення вільного падіння,

то и

.

Питома вага не є величиною постійною (довідкової), так як він залежить від прискорення сили тяжіння, яке змінюється, як відомо, в залежності від місця вимірювання.

Зміна питомої ваги крапельних рідин в залежності від температури тотожно зміні їх щільності - зі збільшенням температури питома вага зменшується.

Відносна питома вага (Аналогічно поняттю відносної щільності) - це безрозмірна число, що представляє собою відношення питомої ваги даної рідини до найбільшою питомою вагою дистильованої води при 4? С.

Газоподібні рідини в порівнянні з крапельними володіють значно меншою питомою вагою і схильні до великих змін в залежності від тиску і температури.

в'язкість

При русі реальної рідини в ній виникають сили внутрішнього тертя, які чинять опір руху. Ці сили діють між сусідніми шарами рідини, що переміщаються один щодо одного.

 Властивість рідини чинити опір зусиллям, що викликає відносне переміщення її частинок, називається в'язкістю.

Уявімо два паралельних шару рідини площею F кожен

Вищерозташованих шар рухається зі швидкістю (W + dW), Більшою, ніж швидкість розташованого нижче шару - (W) На нескінченно малу величину.

Досвід показує, що дотична сила Т, Яку треба докласти для зсуву, тим більше, чим більше градієнт швидкості  , Що характеризує зміну швидкості, що припадає на одиницю відстані між шарами.

Крім того, сила Т пропорційна площі дотику F шарів. отже

 , (1)

де ? - Коефіцієнт пропорційності.

Виникає всередині рідини сила опору дорівнює доданої силі Т і спрямована в протилежний бік.

 - Ставлення цієї сили до поверхні зіткнення шарів називається напругою внутрішнього тертя або напругою зсуву або дотичним напруженням.

 (2)

- Це є (в такій формі) закон внутрішнього тертя Ньютона: "напруга внутрішнього тертя, що виникає між шарами рідини при її перебігу, прямо пропорційна градієнту швидкості".

Знак "-" вказує на те, що дотичне напруження гальмує шар, який рухається з відносно більшою швидкістю.

? - Коефіцієнт пропорційності називається динамічним коефіцієнтом в'язкості або динамічною в'язкістю,  в СІ.

 - Кінематичний коефіцієнт в'язкості, .

В'язкість крапельних рідин коливається в широких межах і значно знижується зі зростанням температури, в'язкість газів навпаки, збільшується з її підвищенням.

Значення в'язкості крапельних рідин наводяться в довідковій літературі.

У діапазоні малих тисків (до 100 ат) в'язкість крапельних рідин змінюється незначно, і їм в більшості випадків нехтують. При високому тиску зміна в'язкості для деяких крапельних рідин (наприклад, для деяких видів олій) є досить значним.

Рідини найчастіше підпорядковуються закону внутрішнього тертя Ньютона (див. Формулу 2). Такі рідини називають нормальними або ньютоновскими.

Однак в промисловій практиці доводиться мати справу і з неньютоновскими (бінгемовскімі) Рідинами, що володіють аномальними властивостями. Чи не діють за законом Ньютона розчини багатьох полімерів, колоїдні розчини, густі суспензії, пасти та ін.

Особливість неньютоновскіх рідин була помічена Бингемом (1916 г.) і вона полягає у відмінності від звичайних (ньютоновских) наявністю сил тертя і в стані спокою, що перешкоджає переходу рідини в рух до певного напруженого стану.

Віскозиметри - Прилади для вимірювання в'язкості.

 Існує кілька систем віскозиметрів, у нас в Росії застосовуються віскозиметри системи Енглер, застосовуваної для визначення в'язкості крапельних рідин, в'язкість яких вище в'язкості води.

Він являє собою:

1 - металевий (латунний) циліндр з сферичним дном, до якого припаяна латунна циліндрична трубка (2); 3 - водяна ванна; 4 - конічна платинова трубочка, вставлена ??в циліндричну трубку з отвором o3 мм, що закривається пробкою стерженьком 5; 6 - газовий пальник.

Рідина, в'язкість якої підлягає дослідженню, наливається в циліндр (1) в кількості 200 см3 (Отвір в платинової трубочці закрито).

За допомогою газового пальника (6) і водяний ванни (3) в циліндрі (1) повинна підтримуватися температура, контрольована двома термометрами (t1 и t2).

Після того, як буде досягнута необхідна температура, відкривається отвір (5) і визначають час випорожнення циліндра (1), тобто час витікання 200 см3 досліджуваної рідини - ?1.

Потім визначають час ?2, Протягом якого з циліндра (1) витече 200 см3 дистильованої води при температурі 20 ?С (цей час становить ~ 50 с).

ставлення  називається градусом Енглера.

Для переходу від в'язкості рідини, вираженої в градусах Енглер, до кінематичному коефіцієнту в'язкості користуються емпіричною формулою

,

де  - Динамічний коефіцієнт в'язкості.



1   2
загрузка...
© um.co.ua - учбові матеріали та реферати