Жидкости делятся на

В гидравлике жидкости, газы и пары называют жидкостями. Объясняется это тем, что законы движения жидкостей, газов и паров практически одинаковы при скоростях значительно ниже скорости звука.

Реальные жидкости делятся на капельные и упругие (газы и пары). И капельные и упругие жидкости обладают текучестью, т.е. неспособны самостоятельно удерживать свою форму. Капельные жидкости практически несжимаемы, а упругие сжимаемы и целиком заполняют сосуд.

С целью упрощения в гидромеханике вводится понятие об идеальной жидкости. Последняя обладает абсолютной текучестью (не сопротивляется растяжению и сдвигу) и абсолютной несжимаемостью. Реальные жидкости обладают липкостью (сопротивление растяжению) и вязкостью (сопротивление сдвигу) и в какой-то степени сжимаемы.

Плотность – масса единицы объема жидкости:

Удельный вес – вес единицы объема жидкости:

Силы, действующие на жидкость, делятся на массовые (объемные) и поверхностные. Массовые силы действуют на каждую частицу данного объема жидкости и пропорциональны массе (силы тяжести, инерции, центробежная). Поверхностные силы (давления, трения) действуют на поверхностях, отделяющих данный объем жидкости от окружающей его среды; они пропорциональны площади поверхности.

Напряжение сжатия, обусловленное действием равномерно распределенной поверхностной силы давления Р на поверхность F, называется гидростатическим давлением:

; Па (Н/м2).

Гидростатическое давление действует нормально к поверхности и не зависит от ориентации последней в пространстве.

Давление в объеме жидкости распределяется не одинаково. Среднее давление находят по соотношению:

1)всегда направлена по нормали к площади;

2)не зависит от ориентации площадки в пространстве)

Пов- повышенное; атм- атмосферная(барометрическое); ост- остаточное; изб- избыточное; вак- вакуумное(давление разрежения).

Манометром измеряют манометрическое давление (избыточное). Давление вакуума определяют вакуумметром. Атмосферное давление измеряют барометром.

Одна физическая атмосфера: 1атм.=760 мм РТ.ст.=1,013 ·105Па=1,033 ат; 1 тех.атмосфера(1 ат)=735 мм РТ.ст.=9,81·104Па=10 м водного столба; 1 бар=750 мм РТ.ст.=105Па=1,02 ат; 1 мм РТ.ст=133,3 Па; 1 мм водного столба=9,81Па.

Составил: Бабенко Н.И.

Реология(реос- поток, логос – учение) – это раздел физики о течении и деформации жидких, твердых и газообразных сред и их механическом поведении под воздействием внешних сил. Термин реология ввел американский ученый Бингам, что официально утверждено в 1929 году.

Основные понятия реологии:

1. Деформация – явление смещения условных частиц (микрообъемов) среды, под действием внешних сил без нарушения целостности среды. Деформации подразделяют на:

– упругие, при которых форма восстанавливается после снятия действия силы;

– пластические, при которых форма не восстанавливается после снятия действия силы;

– остаточные, при которых форма восстанавливается частично.

2. Течение – вид деформации, которые продолжающиеся непрерывно с определенной скоростью под действием внешней силы.

3. Пластичность – способность деформироваться, как при быстром так и при медленном действии силы.

4. Ползучесть – способность деформироваться при медленном действии силы.

5. Вязкость – способность среды оказывать сопротивление при перемещении условных частиц среды относительно друг друга.

6. Напряжение сдвига – это отношение силы сопротивления, возникающей при сдвиге слоев, к площади слоев.

7 .Градиент скорости (скорость сдвига) -это отношение разности скоростей соприкасающихся слоёв к расстоянию между осями слоёв.

ЖИДКОСТИ, ИХ ВИДЫ И СВОЙСТВА.

Жидкость – это одно из агрегатных состояний вещества. Свойства:

а) Молекулы жидкости находятся на расстояниях для которых характерны силы межмолекулярного взаимодействия.

б) Жидкость принимает форму сосуда, занимая ее нижнюю часть.

в) Жидкость не сохраняет форму, но сохраняет объем в условиях действия силы гравитации.

1. По постоянству физических характеристик в разных направлениях:

– изотропные (характеристики одинаковы во всех направлениях) – вода, лимфа.

– анизотропные (характеристики различны во всех направлениях) – жидкое масло.

2. По отношению к законам течения Ньютона:

– ньютоновские – подчиняются закону Ньютона (вода, неоганические растворы, низкомолекулярные органические жидкости)

– неньютоновские – не подчиняются закону Ньютона (цельная кровь, как суспензия форменных элементов в плазме).

3. По электропроводности:

– проводящие (кровь, раствор поваренной соли);

– непроводящие (жидкое масло).

4. По наличию поверхности фазового раздела:

– истинные жидкости, где отсутствует поверхность раздела между составными частями жидкости. Они прозрачны, молекулы двух разных веществ полностью перемешиваются между собой

– квазижидкости, где есть граница раздела между составными частями (пена, эмульсии, суспензии).

В жидкости разделяют дисперсную среду и дисперсную фазу.

Пена – смесь жидкости с газом.

Дисперсная среда – это жидкость, а дисперсная фаза – это газ.

Эмульсия – несмешивающаяся жидкость (сметана или сыворотка). Нет дисперсной фазы и дисперсной среды.

Суспензия – смесь жидкости с твердым веществом

Дисперсная среда – это жидкость, дисперсная фаза – это твердое тело (цельная кровь)

ФИЗИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ЖИДКОСТИ.

4. Вязкость – способность жидких сред оказывать сопротивление при перемещении их условных частиц относительно друг друга.

5. Удельная теплоемкость – величина, численно равная количеству теплоты, необходимой для нагревания одного килограмма массы вещества на один градус Кельвина.

Значение слова ЖИДКОСТЬ. Что такое ЖИДКОСТЬ?

«Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.

https://youtube.com/watch?v=P4HK6d-QFYA%3Ffeature%3Doembed

Насколько понятно и распространено слово бронтозавр(существительное):

Это слово знаеткаждый ребёнок

Нечасто встретишьв повседневной ситуации

Ассоциации к слову «жидкость»

Жидкостью называется физическое тело, обладающее текучестью, не имеющее своей формы, но принимающее форму сосуда в котором находится.

Частицы жидкости обладают большой подвижностью. Благодаря этому в отличие от твёрдых тел жидкость может течь и легко изменять свою форму.

Жидкости делятся на два класса: капельные и газообразные.

Капельная жидкость – это жидкость, оказывающая значительное сопротивление силам, стремящимся изменить её объём.

Газообразная жидкость – меняет свой объём в широких пределах.

Сопротивление жидкости изменению свой формы зависит от скорости изменения. При медленном изменении формы жидкости силы сопротивления малы, при быстром изменении формы жидкости последняя оказывает большое сопротивление.

В то же время в отличие от твёрдого тела жидкость оказывает большое сопротивление изменению своего объёма. Например, чтобы сжать воду только на

по отношению к её первоначальному объёму, на неё следует воздействовать давлением в

1. Плотность – масса жидкости в единице объёма /4/

Отношение веса жидкости к объёму называется удельным весом

Связь между плотностью и удельным весом устанавливает уравнение

– ускорение свободного падения

Значение плотности и удельного веса некоторых жидкостей при атмосферном давлении приведены в таблице 1 (в системе единиц измерения СИ и МКГСС).

В отличие от других жидкостей, вода имеет наибольшее значение

2. Сжимаемость – это способность жидкостей изменять свой первоначальный объём при изменении давления и температуры. Характеризуется коэффициентами объёмного сжатия

и температурного расширения

Для пресной воды:

3. Вязкость – способность жидкости сопротивляться растягивающим и сдвигающим усилиям. Обусловлена сопротивлением молекулярных сил относительному смещению частиц жидкости.

Согласно гипотезе И. Ньютона, подтверждённой исследованиями Н.П. Петрова, сила вязкостного сопротивления:

Величина обратная динамическому коэффициенту вязкости

называется кинематическим коэффициентом вязкости,

В качестве внесистемной единицы кинематического коэффициента вязкости в технике широко используются единица измерения стокс (

). При этом

Значение коэффициента вязкости зависит от температуры и от давления.

Процесс измерения вязкости называется вискозиметрией, а применяемые при этом приборы – вискозиметрами.

Коэффициент кинематической вязкости пресной воды при

4. Растворимость газов в жидкости. Все жидкости способны растворять газы при изменении давления и температуры. Эта способность учитывается коэффициентом растворимости

– объёмы растворённого газа и жидкости.

Газы, будучи в растворённом состоянии, мало оказывают влияние на другие физические свойства жидкостей. Однако в минеральных жидкостях растворенный газ может стать причиной образования устойчивой пены, из-за чего снижается жёсткость объёмного гидропривода.

Воздух, растворенный в минеральных жидкостях, кроме того, интенсифицирует процесс окисления этих жидкостей.

5. Химическая и механическая стойкость – способность жидкости сохранять свои первоначальные физические свойства при воздействии на них изменяющихся давлений и температуры, а также от влияния на жидкость конструкционных материалов. Это свойство учитывается при выборе типа и марки рабочих жидкостей для объёмного гидропривода.

6. Кавитация. Кавитацией называется процесс вскипания жидкости при обычной температуре, вызванный падением давления в этой жидкости до давления её насыщенных паров. Состояние насыщенных паров – это такое состояние двухфазной жидкости, когда число молекул жидкости, превращающихся в пар, сравнивается с числом молекул, превращающихся из пара в жидкость. Давление, соответствующее такому двухфазному состоянию жидкости, называется давлением насыщенных паров. Это давление зависит от рода жидкости и температуры. С увеличением температуры давление насыщенных паров возрастает.

С целью облегчения решения многих теоретических задач гидравлика нередко использует понятие «идеальной» («совершенной») жидкости. Под этим понятием подразумевается условная жидкость совершенно несжимаемая и нерасширяющаяся, обладающая абсолютной подвижностью частиц (вязкость равна нулю) и силой веса.

Свойства жидкостей

Присутствие в жидкости сильного молекулярного взаимодействия обусловливает наличие поверхностного натяжения на границе её с любой другой средой. Благодаря поверхностному натяжению жидкость стремится принять такую форму, которая обеспечивает минимальную площадь её поверхности при заданном объёме. В отсутствие внешних сил, когда действуют только молекулярные силы (например, в условиях невесомости), жидкость приобретает форму шара. Влияние поверхностного натяжения на движение границ жидкостей с твёрдыми телами или границ между несмешивающимися жидкостями вызывает капиллярные явления.

Механические свойства жидкостей описываются законами сохранения (числа частиц, импульса и энергии). Течение и изменение состояния слабо сжимаемых жидкостей или их смесей при взаимодействиях с твёрдыми телами, другими жидкими или газообразными средами изучает гидродинамика.

Структура жидкостей

Согласно данным рентгено- и нейтронографии, жидкости обладают ближним порядком в расположении молекул (атомов), а характерный для кристаллов дальний порядок в них отсутствует. Рис. 1. Пример функции радиального распределения молекул.Это означает, что в расположении ближайших соседей любой молекулы наблюдаются лишь незначительные отклонения от правильной псевдокристаллической упаковки. Однако эти отклонения быстро накапливаются, и уже на длине в несколько межмолекулярных расстояний невозможно обнаружить молекулу с окружением, отвечающим ожидаемому порядку. Количественной структурной характеристикой жидкости является функция радиального распределения определяющая вероятность, с которой на расстоянии от выбранной молекулы может оказаться другая молекула. Функцию находят из экспериментальных данных по рассеянию медленных нейтронов или рентгеновского излучения, длины волн которых сопоставимы со средним межмолекулярным расстоянием. Непосредственно из опытов по угловому распределению интенсивности рассеянных лучей получают т. н. функцию рассеяния (структурный фактор) которая представляет собой фурье-образ функции (аргумент Q=2π/λQ = 2pi/lambda – волновое число,  – длина волны). На рис. 1 изображена функция для жидкого рубидия. Наличие нескольких максимумов у функции радиального распределения свидетельствует о локальном упорядочении молекул на расстояниях порядка нескольких молекулярных диаметров. С увеличением температуры, т. е. по мере уменьшения плотности жидкости, максимумы функции радиального распределения проявляются менее отчётливо, что указывает на уменьшение степени молекулярного упорядочения. С помощью функции радиального распределения может быть определено число ближайших соседей выбранной молекулы. В отличие от твёрдых тел в жидкости тепловое расширение сопровождается существенным изменением именно этого параметра: например, в криптоне при изменении плотности от значения, соответствующего точке плавления, до значения, соответствующего критической точке, уменьшается от 8,5 до 4. При этом среднее межатомное расстояние увеличивается всего лишь на 5 %, в то время как удельный объём возрастает в 2,5 раза.

Одной из центральных проблем в исследовании простых жидкостей является определение связи между функцией радиального распределения и парным потенциалом молекулярного взаимодействия . Известно несколько приближений, позволяющих рассчитывать структурные характеристики жидкости по заданным парным потенциалам. Одно из приближений (интегральное уравнение Перкуса – Йевика) в аналитической форме выражает связь с простым парным потенциалом, отвечающим модели жёстких (не притягивающихся) сфер. Этот результат сыграл большую роль в развитии методов термодинамической теории возмущений, в которой в качестве нулевого приближения используется функция радиального распределения модели жёстких сфер. Многочисленные исследования, проведённые методом рассеяния рентгеновских лучей и нейтронов, показали, что структура простых жидкостей вблизи точки плавления хорошо моделируется структурой, формируемой молекулами в виде твёрдых сфер при соответствующих плотностях.

Молекулярно-кинетическая теория жидкостей

Различие в свойствах жидкостей, твёрдых тел и газов тесным образом связано с различиями в микроскопической структуре и в характере молекулярного теплового движения. В жидкостях тепловое движение молекул носит локально коллективный характер в отличие от их беспорядочного движения в газах и коллективного движения в твёрдых телах. Молекула жидкости совершает нерегулярные колебания со средней частотой ( – средний период колебаний молекулы около положения равновесия), близкой к максимальной частоте колебаний частиц в кристалле, и амплитудой, определяемой т. н. свободным объёмом, не занятым соседями. На основе модельных представлений о свободном объёме получают наиболее простые выражения для коэффициентов переноса – коэффициента диффузии (самодиффузии), коэффициента динамической вязкости и коэффициента теплопроводности.

Строгая молекулярно-кинетическая теория явлений переноса в жидкости строится на основе данных о неравновесных функциях распределения, которые находятся из решения интегро-дифференциальных уравнений. Эти уравнения содержат член, описывающий обмен импульсами при столкновениях. Его вид зависит от выбранной модели молекулярного теплового движения. Модель Райса – Олнетта основана на том, что частица, участвующая в молекулярном тепловом движении, испытывает два вида взаимодействий со стороны своего окружения. Во-первых, она находится в молекулярном поле, создаваемом ближайшими соседями. Под действием этого флуктуирующего поля молекула испытывает слабые, но частые толчки. Изменение импульса молекулы описывается кинетическим уравнением диффузионного типа (уравнение Фоккера – Планка), которое можно интерпретировать как уравнение, отображающее броуновское движение в импульсном пространстве. Во-вторых, импульс молекулы может сильно изменяться в результате парного соударения с молекулой, имеющей значительную скорость. Такого рода столкновения описываются кинетическим уравнением Больцмана. Поскольку между этими актами столкновения импульс молекулы многократно изменяется, последствия предыдущего сильного толчка «забываются» и при очередном сильном столкновении можно пренебречь корреляцией скоростей сталкивающихся молекул. Теория Райса – Олнетта представляет собой комбинацию уравнения Фоккера – Планка и уравнения Больцмана, усовершенствованного С. Чепменом и Д. Энскогом. Теория позволила рассчитать абсолютные значения коэффициентов вязкости и теплопроводности аргона при минимальной исходной информации.

Дата публикации:  17 января 2023 г. в 23:30 (GMT+3)

Основы гидравлики

Поскольку гидравлика изучает законы равновесия и движения жидкости, необходимо определиться – что же такое жидкость и какими свойствами она обладает.

Согласно наиболее широко принятому определению, жидкостью называют агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе признаки как твердого, так и газообразного состояния, т. е. являющееся некоторой переходной формой от твердого состояния вещества к газообразному.

При этом жидкость обладает определенным рядом свойств, не присущих другим агрегатным состояниям. Это сплошная среда, способная легко изменять свою форму под действием даже небольших силовых факторов.

Если рассматривать микроструктуру жидкого вещества, то, в отличие от газообразных веществ, жидкие сохраняют достаточно устойчивые связи между внутренними частицами, но менее прочные, чем у твердых веществ.

Именно благодаря ослаблению внутренних связей между частицами, жидкости могут легко изменять форму (деформироваться), практически не выдерживая внешних нагрузок. Эта способность жидкости деформироваться под действием даже малых сил называются текучестью.

Кроме того, массивы жидкости не обладают прочностью и могут легко распадаться на более мелкие составные части, вплоть до мельчайших капель, поэтому классические жидкости обычно называют «капельными жидкостями».

Еще одним свойством жидкостей, отличающих их от газов, является ничтожно малая сжимаемость, т. е. они почти не изменяют свой объем при сжатии в замкнутом объеме (сосуде). Именно это свойство жидкостей широко используется в различных гидроприводах механизмов.

Физические свойства жидкостей

Жидкости характеризуются следующими основными физическими свойствами: плотностью, удельным весом, удельным объемом, сжимаемостью, вязкостью.

https://youtube.com/watch?v=cUtKCZOLZo0%3Ffeature%3Doembed

Плотностью (или удельной массой) ρ (кг/м3) любого вещества называют массу этого вещества, заключенную в единице объема. Это определение в полной мере относится и к жидкостям:

ρ = m/V

Так, например, для дистиллированной воды при температуре 4 °С плотность ρ равна 1000 кг/м3, т.е. в каждом кубометре объема вмещается 1000 кг воды.

Удельным весом γ (Н/м3) называют вес единицы объема жидкости:

γ = G/V = mg/(m/ρ) = ρg

Очевидно, что удельный вес связан с удельной массой величиной q — ускорения свободного падения, поскольку вес любого тела на поверхности Земли определяется формулой: G = mq. Для дистиллированной воды при температуре 4 °С удельный вес γ ≈ 9810 Н/м3. Это означает, что каждый кубометр воды притягивается к Земле силой тяжести примерно равной 9810 Н.

Удельным объемом v (м3/кг) жидкости называют объем, занимаемый единицей массы жидкости:

v = V/m = 1/ρ

Объем жидкости существенно зависит от температуры: при ее повышении он увеличивается и наоборот — при охлаждении уменьшается (единственным известным исключением является вода, которая после охлаждения ниже +4 ˚С начинает расширяться). Температурное изменение объема жидкости определяется температурным коэффициентом объемного расширения βT (К-1):

βT = (ΔV/V)ΔT,

где: ΔV = V — V1 = разность объемов после и до изменения температуры на величину ΔT.

Температурный коэффициент объемного расширения показывает, на какую часть от первоначального состояния изменяется первоначальный объем жидкости при изменении температуры на 1˚K. Очевидно, что плотность жидкости тоже зависит от ее температуры:

ρ = m/V = m/(ΔV + V1) = m/V1(1 + βTΔT) = ρ1/(1 + βTΔT).

где: ρ1 плотность жидкости до изменения температуры на величину ΔT.

Пример решения задачи:

Определить плотность минерального масла при температуре 380 К, если при температуре 300 К она равна 0,893 кг/м3. Температурный коэффициент объемного расширения масла βT = 0,0076 К-1.

Решение: по приведенной выше формуле получаем:

Сжимаемость (объемная сжимаемость, объемная упругость) – это способность жидкости изменять объем при сжатии, т. е. действием на нее давления. Объемная сжимаемость показывает, на какую величину изменится первоначальный объем жидкости при изменении оказываемого на нее давления на 1 Па.

Сжимаемость характеризуется коэффициентом сжимаемости βv. Коэффициентом сжимаемости (объемного сжатия) называется отношение относительного изменения объема жидкости ΔV/V к изменению давления Δp:

βv = — (ΔV/V)/Δp

Знак «минус» в формуле обусловлен тем, что положительному приращению давления р соответствует отрицательное приращение (т.е. уменьшение) объема V. При изменении давления до 500 атм (49 МПа) коэффициент βv для воды практически постоянен и равен 4,9×10-10 м2/Н (Па-1).

Величину, обратную объемной сжимаемости, называют модулем объемного сжатия (Па):

Еж = 1/βv

Объемная сжимаемость не является постоянной характеристикой, она зависит от температуры жидкости и оказываемого на нее давления.

Однако при давлениях, наиболее часто применяемых на практике в механизмах и устройствах, объемная сжимаемость жидкостей очень мала, и в обычных гидравлических расчетах ей пренебрегают, учитывая лишь в особых случаях, например, при расчетах некоторых гидроприводов, гидроавтоматики и явлениях гидроудара.

С упругими свойствами капельных жидкостей связаны, также, представления о сопротивлении жидкостей растяжению, т. е. деформации, обратной сжатию.

Теоретически в капельных жидкостях могут возникать значительные напряжения растяжения, но в реальных жидкостях при наличии в них даже весьма незначительных примесей (твёрдые частицы, газы) уменьшает величину сопротивления жидкости растяжению практически до нуля. По этой причине можно считать, что в капельных жидкостях напряжения растяжению невозможны.

Вязкостью называют свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) слоев жидкости.

Это свойство обусловлено возникновением в движущейся жидкости сил внутреннего трения, которые не проявляются в покоящейся жидкости.

Силы трения возникают из-за сцепления между молекулами и всегда действуют по касательной к плоскости относительного перемещения слоев жидкости. По этой причине в подвижных жидкостях возникают касательные напряжения τ (Па):

τ = Pt/S = µ×dv/dn,

где: Pt – сила внутреннего трения (Н), между слоями жидкости, отстоящими друг от друга на бесконечно малом расстоянии dn; выражение dv/dn является градиентом скорости, характеризующим изменение скорости частиц жидкости в соседних слоях, отстоящих на расстоянии dn; S – площадь соприкосновения этих слоев, м2; µ — коэффициент пропорциональности, называемый динамической вязкостью.

https://youtube.com/watch?v=hGgJe-TqRNg%3Ffeature%3Doembed

Динамическая вязкость характеризует касательное напряжение, создаваемое силами внутреннего трения между слоями жидкости, отстоящими по нормали на расстояние 1 м при относительной скорости 1 м/с. Динамическая вязкость показывает, какую работу на единицу объемного расхода жидкости надо совершить для преодоления сил внутреннего трения.

Единицей динамической вязкости является Па×с:

Па×с = Работа/Объемный расход = Н×м/(м3/с) = Дж×с/м3.

Кроме динамической вязкости, в практических расчетах часто пользуются понятием кинематической вязкости v (м2/с), которая представляет собой отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности:

v = µ/ρ

Вязкость капельных жидкостей зависит от многих факторов: температуры, внешнего давления, количества растворенного в жидкости газа. Вязкость многих масел уменьшается при многократном дросселировании через тонкие отверстия и щели различных элементов гидросистем.

Кинематическую вязкость жидкостей измеряют вискозиметрами. Вискозиметр представляет собой U-образную стеклянную трубку, в колено которой впаян тонкий капилляр с двумя расширениями и меткой между ними. При измерении вязкости определяют время τ протекания исследуемой жидкости под действием силы тяжести через метку из одного расширения капилляра в другое, и применяют формулу:

v = agτ/9,807,    где а — постоянная вискозиметра.

Для упрощения теоретических исследований и выводов Л. Эйлер ввел понятие «идеальная жидкость» — воображаемая жидкость, которая обладает абсолютной подвижностью, несжимаема и не обладает вязкостью, т. е.

при движении в ней не возникают силы внутреннего трения.

Для применения к реальным жидкостям теоретических выводов, полученных для идеальных жидкостей, вводят поправки или коэффициенты, установленные экспериментально.

Растворимость газов в капельных жидкостях

В реальных жидкостях всегда находится в растворённом состоянии газ. Это может быть воздух, азот, углеводородный газ, углекислота, сероводород и др. Наличие газа растворённого в жидкости может оказывать как благоприятное воздействие (снижается вязкость жидкости, плотность и т.д.), так и неблагоприятные факторы.

Так при снижении давления из жидкости выделяется свободный газ, который может стать источником такого нежелательного явления как кавитация; выделяющийся газ может оказаться не безопасным для окружающей среды, огнеопасным и взрывоопасным (например, углеводородный газ).

Газ, растворённый в жидкости, как и газ в свободном состоянии может также способствовать коррозии стенок труб и оборудования, вызывать химические реакции, ведущие к образованию отложений твёрдых солей на стенках труб, накипей и др.

По этой причине знание особенностей и законов растворения газа в жидкости крайне желательно.

Основное уравнение гидростатики и закон Паскаля

Олимпиады и тесты

Жидкость — физическое тело, которое обладает свойством текучести, т. е. не имеющее способности самостоятельно сохранять свою форму.Текучесть жидкости обусловлена подвижностью молекул, составляющих жидкость.

Жидкостью называется агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Жидкость характеризуется следующими свойствами: 1) сохраняет объем; 2) образует поверхность; 3) обладает прочностью на разрыв; 4) принимает форму сосуда; 5) обладает текучестью. Свойства жидкости с 1) по 3) подобны свойствам твёрдых тел, а свойство 4) — свойству жидкости.

Жидкости, законы движения и равновесия которых изучаются в гидравлике (механике жидкости и жидкости), делятся на два класса: сжимаемые жидкости или газы, почти несжимаемые — капельные жидкости.

В гидравлике рассматриваются как идеальные, так и реальные жидкости.

Идеальная жидкость — жидкость, между частицами которой отсутствуют силы внутреннего трения. Вследствие этого такая жидкость не сопротивляется касательным силам сдвига и силам растяжения.

Идеальная жидкость совершенно не сжимается, она оказывает бесконечно большое сопротивление силам сжатия.

Такой жидкости в природе не существует — это научная абстракция, необходимая для упрощения анализа общих законов механики применительно к жидким телам.

Реальная жидкость — жидкость, которая не обладает в совершенстве свойствами идеальной жидкости, она в некоторой степени сопротивляется касательным и растягивающим усилиям, а также отчасти сжимается.

Для решения многих задач гидравлики этим отличием в свойствах идеальной и реальной жидкостей можно пренебречь.

В связи с этим физические законы, выведенные для идеальной жидкости, могут быть применены к жидкостям реальным с соответствующими поправками.

https://youtube.com/watch?v=ki-UTcxP-jo%3Ffeature%3Doembed

Ниже кратко представлены общие сведения, касающиеся физических свойств жидкостей. Конкретные физические свойства разных жидкостей находятся в подразделах нашего сайта. Эти разделы будут постепенно пополняться новой информацией, которая, возможно, окажется полезной инженерам и конструкторам при проведении расчетов.

Плотность жидкости

dm — масса элемента жидкости, объёмом dV;

dV — объём элемента жидкости.

Динамическая вязкость жидкости

F — сила внутреннего трения жидкости.

ΔS — площадь поверхности слоя жидкости, на которую рассчитывается сила внутреннего трения.

— величина, обратная градиенту скорости жидкости.

Поверхностное натяжение жидкости

dF — сила, действующая на участо контура свободной поверхности нормально к контуру и по касательной к поверхности к длине dl этого участка.

dl — длина участка поверхности жидкости.

Кинематическая вязкость жидкости

μ — динамическая вязкость жидкости;

ρ — плотность жидкости;

Коэффициент теплопроводности жидкости

t — время;

S — площадь поверхности;

— величина, обратная градиенту температуры жидкости.

Теплоемкость жидкости

dQ — количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости;

dT — разность температуры.

Удельная массовая теплоемкость жидкости при постоянном давлении

λ — теплопроводность жидкости;

Cp — удельная массовая теплоемкость жидкости.

ρ — плотность жидкости.

t – время;

S – площадь поверхности;

– величина, обратная градиенту температуры жидкости.

dF – сила, действующая на участо контура свободной поверхности нормально к контуру и по касательной к поверхности к длине dl этого участка.

dl – длина участка поверхности жидкости.

Температуропроводность жидкости

λ – теплопроводность жидкости;

Cp – удельная массовая теплоемкость жидкости.

ρ – плотность жидкости.

Физические свойства жидкости

Жидкость – физическое тело, которое обладает свойством текучести, т. е. не имеющее способности самостоятельно сохранять свою форму.Текучесть жидкости обусловлена подвижностью молекул, составляющих жидкость.

Жидкостью называется агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Жидкость характеризуется следующими свойствами: 1) сохраняет объем; 2) образует поверхность; 3) обладает прочностью на разрыв; 4) принимает форму сосуда; 5) обладает текучестью. Свойства жидкости с 1) по 3) подобны свойствам твёрдых тел, а свойство 4) – свойству жидкости.

Жидкости, законы движения и равновесия которых изучаются в гидравлике (механике жидкости и жидкости), делятся на два класса: сжимаемые жидкости или газы, почти несжимаемые – капельные жидкости.

Идеальная жидкость – жидкость, между частицами которой отсутствуют силы внутреннего трения. Вследствие этого такая жидкость не сопротивляется касательным силам сдвига и силам растяжения. Идеальная жидкость совершенно не сжимается, она оказывает бесконечно большое сопротивление силам сжатия. Такой жидкости в природе не существует – это научная абстракция, необходимая для упрощения анализа общих законов механики применительно к жидким телам.

Реальная жидкость – жидкость, которая не обладает в совершенстве свойствами идеальной жидкости, она в некоторой степени сопротивляется касательным и растягивающим усилиям, а также отчасти сжимается. Для решения многих задач гидравлики этим отличием в свойствах идеальной и реальной жидкостей можно пренебречь. В связи с этим физические законы, выведенные для идеальной жидкости, могут быть применены к жидкостям реальным с соответствующими поправками.

Ниже кратко представлены общие сведения, касающиеся физических свойств жидкостей. Ссылки на страницы с конкретными физическими свойствами разных жидкостей находятся в здесь. Эти разделы будут постепенно пополняться новой информацией, которая, возможно, окажется полезной инженерам и конструкторам при выполнении расчётов.

Как правильно выбрать жидкость для электронных сигарет

Существуют сотни разных марок, производящих жидкости для электронных сигарет, отличия которых мы будем рассматривать далее.

Каждая марка жидкостей имеет свою историю, рецепты, особый подход к созданию вкусов, а также оформлению упаковок и бутылок. Европейские и американские марки весьма сильно отличаются друг от друга методами разработки вкусов.

Американские флавористы зачастую делают упор на сладкие и десертные вкусы, чаще прибегая к высокому содержанию глицерина для использования в дрипках. Но и среди марок из США можно найти превосходные фруктовые и табачные вкусы.

Часто Американские жижки занимают премиум сегмент, потому их стоимость на российском рынке будет весьма высокой для пользователя вейпа со средним и низким доходом.

Американские производители не прекращают удивлять любителей вейпинга новыми задумками в форме реализации своей продукции. Так в 2016-м году в продажу вышли жидкости Humble и Havok, в тарах емкостью 120/180 мл.

Европейские и русские производители не уступают американскому премиум сегменту. Но среди российских производителей присутствует множество разных продуктов по бюджетной цене, вкусы которых практически не уступают даже премиальным маркам.

Различия компонентов

Как известно, жидкости состоят из четырех компонентов:

Все перечисленные компоненты имеют разный уровень качества, зависящий от производителя. Пропиленгликоль, глицерин и никотин в совокупности представляют из себя основу для изготовления самозамеса. В основу же добавляется ароматизатор для получения готовой жидкости. Потому, говоря о различиях жижек, стоит сказать и о разнице в качестве ее ингредиентов.

Наиболее качественный глицерин и пропиленгликоль изготавливают в Германии, а никотин в Америке (RTS Vapes, Wizard Labs). Покупая жидкости для электронных сигарет, Вы сможете зайти на сайт марки и ознакомиться с качеством компонентов, если такая информация указана на странице, или же можно справиться в службе поддержки производителя.

От качества компонентов, кроме вкуса, будет также зависеть и скорость образования нагара на ваших спиралях/сменных испарителях, так как глицерин, входящий в состав, имеет разную степень очистки.

Густота

Жидкости для заправки электронных сигарет различны своей густотой, степень которой зависит от процентного соотношения глицерина к пропиленгликолю. Также в зависимости от пропорции будет меняться и качество вкусопередачи с густотой пара.

Существуют следующие градации соотношений компонентов глицерин (VG), пропиленгликоль (PG):

Перечисленные соотношения являются самыми распространенными. Надо сказать, что глицерин имеет наивысшую густоту среди всех компонентов жидкости, потому при изготовлении добавляют пропиленгликоль для разбавления.

Также пропиленгликоль увеличивает способность всей эссенции к равномерному смешиванию с ароматизатором для более выразительного вкуса и чем больше PG, тем ярче будет чувствоваться вкус аромы.

А глицерин в данном случае выступает в роли главного элемента, образовывающего пар. Из этого можно сделать простой вывод:

Чем больше глицерина (VG) в жижке, тем больше Ваш вейп-девайс будет выдавать пара, а чем больше пропиленгликоля (PG), тем больше будет ощущаться вкус. Много глицерина в составе жидкости – жижа более густая. Больше пропиленгликоля — более жидкая эссенция.

Используя разные испарительные камеры, следует грамотно подбирать соотношения этих двух компонентов. Так, если Вы используете электронку с сигаретной тягой и маленькими испарителями, как iCare 2, то покупать жидкости следует с содержанием VG не выше 60%. А если же Вы пользователь крупного атомайзера или дрипки, то можно покупать жидкости с любым количеством глицерина.

Ароматизаторы

Разумеется, одним из важнейших элементов жидкостей будет вкус! Вкус отличается применяемыми в производстве ароматизаторами.

Ароматических веществ, применяемых в создании жижек существует поистине огромное количество.

В продаже чаще всего встречаются миксы из вкусов – «банан и чизкейк», «табак и ванильный крем», «ягодный сироп со вкусом тропического манго». Такие вкусы создаются только в смеси с разными ароматизаторами.

Для вейпинга используют аромки как пищевые, применяемые в кулинарии, так и специально созданные для Э.С. ароматизаторы.

Их производят весьма крупные зарубежные и отечественные компании: FlavourArt, Capella, TPA, Smoke Kitchen. Продукты именно этих марок применяются в изготовлении самых популярных жижек.

Так как производители аромок имеют свои особые технологии, то вкус, например, вишни у разных фирм будет ощущаться по-разному.

Цена

Самое видимое различие жидкостей состоит в цене. Цена жижек для вейпа складывается из таких критериев как:

Цена не всегда определяет качество, хотя и присутствует корреляция стоимости с качеством. Надо сказать, существуют весьма бюджетные жидкости, способные по вкусу, оформлению и качеству конкурировать даже с премиум сегментом.

μ – динамическая вязкость жидкости;

ρ – плотность жидкости;

dm – масса элемента жидкости, объёмом dV;

dV – объём элемента жидкости.

dQ – количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости;

dT – разность температуры.

Подробности Категория: Молекулярно-кинетическая теория 05.11.2014 12:37 11543

Жидкость — агрегатное состояние вещества, занимающее промежуточное положение между его твёрдым и газообразным состояниями.

Самая распространённая жидкость на Земле — вода. Её твёрдое состояние — лёд, а газообразное — пар.

В жидкостях молекулы расположены почти вплотную друг к другу. Они обладают большей свободой, чем молекулы твёрдого вещества, хотя полностью свободно перемещаться не могут.

Притяжение между ними хоть и слабее, чем в твёрдых телах, но всё-таки его достаточно, чтобы молекулы удерживались на близком расстоянии друг от друга. Каждая молекула жидкости может колебаться около какого-то центра равновесия.

Но под действием внешней силы молекулы могут перескакивать на свободное место в направлении приложенной силы. Этим объясняется текучесть жидкости.

Различные жидкости имеют разную текучесть. Так, вода из бутылки вытекает быстрее, чем растительное масло. Мёд из стакана выливается медленнее, чем молоко. На эти жидкости действуют одинаковые силы тяжести. Так почему же их текучесть отличаются? Всё дело в том, что они обладают различной вязкостью. Чем выше вязкость жидкости, тем меньше её текучесть.

https://youtube.com/watch?v=5PMzl6U7HOw%3Ffeature%3Doembed

Что же такое вязкость, и какова её природа? Вязкость также называют внутренним трением. Это способность жидкости сопротивляться перемещению различных слоёв жидкости относительно друг друга.

Молекулы, находящиеся в одном из слоёв и сталкивающиеся между собой во время теплового движения, сталкиваются ещё и с молекулами соседних слоёв. Возникают силы, тормозящие их движение.

Они направлены в сторону, противоположную движению рассматриваемого слоя.

Вязкость — важная характеристика жидкостей. Её учитывают в различных технологических процессах, например, когда по трубопроводам необходимо перекачивать жидкость.

Вязкость жидкости измеряют с помощью прибора, называемого вискозиметром. Самым простым считается капиллярный вискозиметр. Принцип его действия не сложен. Подсчитывается время, за которое заданный объём жидкости протекает через тонкую трубочку (капилляр) под воздействием разности давлений на его концах.

Так как известны диаметр и длина капилляра, разность давлений, то можно произвести расчёты на основании закона Пуазёйля, согласно которому проходящий в секунду объём жидкости (секундный объёмный расход) прямо пропорционален перепаду давления на единицу длины трубы и четвертой степени её радиуса и обратно пропорционален коэффициенту вязкости жидкости.

где Q — секундный расход жидкости, м3/с;

р1 — р2 = ∆р — перепад давлений на концах капилляра, Па;

R — радиус капилляра, м;

d — диаметр капилляра, м;

ƞ — коэффициент динамической вязкости, Па/с;

l — длина капилляра, м.

Объём

Расстояние между молекулами внутри жидкости очень мало. Оно меньше размеров самих молекул. Поэтому жидкость очень трудно сжать механически.

Давление, производимое на жидкость, заключённую в сосуд, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Так формулируется закон Паскаля.

На этой особенности жидкостей основана работа тормозных систем, гидравлических прессов и других гидравлических устройств.

Жидкость сохраняет свой объём, если не изменяются внешние условия (давление, температура). Но при нагревании объём жидкости увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Впрочем, здесь есть исключение. При нормальном давлении и повышении температуры от 0 до 4о объём воды не увеличивается, а уменьшается.

Волны плотности

Сжать жидкость очень трудно. Но при изменении давления всё же возможно. И в этом случае меняется её плотность и объём.

Если сжатие произойдёт в одном участке жидкости, то на другие участки оно будут передаваться постепенно. Это означает, что в жидкости будут распространяться упругие волны.

Если плотность меняется слабо, то получаем звуковую волну. А если достаточно сильно, то возникает ударная волна.

Смешиваемость

Жидкости могут растворяться друг в друге. Эта их способность называется смешиваемостью.

Если поместить в один сосуд две смешиваемые жидкости, то в результате теплового движения их молекулы постепенно будут переходить через границу раздела. В результате произойдёт смешивание.

Но не все жидкости могу смешиваться. Например, вода и растительное масло не смешиваются никогда. А воду и спирт смешать очень легко.

Адгезия

Все мы знаем, что гуси и утки выходят из воды сухими. Почему же их перья не намокают? Оказывается, у них есть специальная железа, которая выделяет жир, которым водоплавающие птицы при помощи клюва смазывают свои перья. И они остаются сухими, потому что вода стекает с них капельками.

Поместим каплю воды на пластинку из полистирола. Она принимает форму сплющенного шарика. Такую же каплю попробуем поместить на стеклянную пластинку. Мы увидим, что на стекле она растекается.

Что же происходит с водой? Всё дело в том, что силы притяжения действуют не только между молекулами самой жидкости, но и между молекулами разных веществ в поверхностном слое.

Эти силы называются силами адгезии (от латинского adhaesio — прилипание).

Взаимодействие жидкости с твёрдым телом называют смачиванием. Но поверхность твёрдого тела смачивается не всегда.

Если окажется, что молекулы самой жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к твёрдой поверхности, то жидкость соберётся в капельку. Именно так ведёт себя вода на пластинке из полистирола. Она не смачивает эту пластинку.

Точно так же не растекаются капельки утренней росы на листиках растений. И по этой же причине вода стекает с покрытых жиром перьев водоплавающих птиц.

https://youtube.com/watch?v=unfbSxDLYi4%3Ffeature%3Doembed

А если притяжение молекул жидкости к твёрдой поверхности сильнее сил притяжения между самими молекулами, то жидкость расплывается на поверхности. Поэтому наша капелька на стекле также растеклась. В этом случае вода смачивает поверхность стекла.

Нальём воду в сосуд из полистирола. Посмотрев на поверхность воды, мы увидим, что она не горизонтальная. У краёв сосуда она искривляется вниз. Так происходит, потому что силы притяжения между молекулами воды больше, чем силы адгезии (прилипания).

А в стеклянном сосуде поверхность воды у краёв искривляется вверх. В этом случае силы прилипания больше внутримолекулярных сил воды. В широких сосудах это искривление наблюдается только у стенок сосудов.

А если сосуд узкий, то это искривление заметно по всей поверхности воды.

Явление адгезии широко используется в различных отраслях промышленности — лакокрасочной, фармацевтической, косметической и др.

Смачивание необходимо при склеивании, крашении тканей, нанесении на поверхность красок, лаков. А при строительстве бассейнов их стенки, наоборот, покрывают материалом, который не смачивается водой.

Такие же материалы используют для зонтов, плащей, непромокаемой обуви, тентов.

Капиллярность

Ещё одна интересная особенность жидкости — капиллярный эффект. Так называют её способность изменять свой уровень в трубках, узких сосудах, пористых телах.

Если опустить узкую стеклянную трубку (капилляр) в воду, то можно увидеть, как поднимается в ней водяной столбик. Чем уже трубка, тем выше столбик воды. Если опустить такую же трубку в жидкую ртуть, то высота столбика ртути окажется ниже уровня жидкости в сосуде.

Жидкость в капиллярах способна подниматься по узкому каналу (капилляру) только в том случае, если она смачивает его стенки. Так происходит в грунте, песке, стеклянных трубках, по которым легко поднимается влага.

По этой же причине пропитывается керосином фитиль в керосиновой лампе, полотенце впитывает влагу от мокрых рук, происходят различные химические процессы. В растениях по капиллярам поступают к листьям питательные вещества и влага.

Благодаря капиллярному эффекту возможна жизнедеятельность живых организмов.

F – сила внутреннего трения жидкости.

ΔS – площадь поверхности слоя жидкости, на которую рассчитывается сила внутреннего трения.

– величина, обратная градиенту скорости жидкости.