1. Понятие жидкости. Виды жидкостей

Жидкость - физическое тело, обладающее свойством текучести, т.е. способностью изменять форму под воздействие сколь угодно малых сил. Свойство текучести обусловлено тепловым перемещением молекул и проявляется в малой сопротивляемости деформациям сдвига, т.е. малой упругости формы. Термин жидкость явл. собирательным, он используется для обозначения как жидкостей, так и газов. Жидкости делятся на: а)Капельные ж-ти; б) Газообразные ж-ти. а)Капельные: вода, бензин, керосин; способны образовывать капли под воздействием сил поверхностного натяжения; облад-ют малой сжимаемостью; заполняют ч. занимаемого объема, образуя пов-ть раздела газ –жидкость, которая называется свободной. б) Газообразные: воздух, пары, газы. Легко сжимаются; занимают весь объем. Капельные ж. по харак-ру молек.-х движений и численному значению межмолек-х сил занимает промежуточное положение между тв. Телами и газами, поэтому они обладают св-вами характерными как для тв. тел, так и для газов. С тв. телами: большая плотность, малая сжимаемость.С газообразными: текучесть.

2. Модель жидкости.

В гидравлике при изучении з-нов равновесия и движения , реальная ж-ть заменяется ее моделью. Модель должна отражать существу-е в рамках решаемой задачи св-ва ж-тей, быть простой, наглядной и допускать применение матем-х методов анализа. В гидравлике использ-т модель ж-ти, в основе которой лежит гипотеза сплошности, высказанная Деламбером. Согласно этой гипотезе жидкость состоит из бесконечного множества элем-х жидких объемов - жидких частиц. Они примыкают друг к другу, заполняют без промежутков занимаемое пространство, параметры ж-ти в пределах частиц (V, P, плотность, вязкость) измен-ся на бесконечности. Жидк. Частицы взаимодействуют друг с другом, и ограничивающимися поверхностями перемещаются и деформируются, однако масса каждой частицы остается неизменной.Предполагается, что к ж.ч. применимы з-ны классич. механики. Гипотеза сплошности позволяет представить ж. в виде сплошной среды, масса которой непрерывно распределена по объему, в силу этого и др. парам-ры ж-ти таже непрерывны по объему и являются непрерывными, а значит дифференцируемыми ф-циями координаты точки и времени.Что дает такая модель? Эта модель позволяет при исследовании равновесия и движ. ж-ти использовать математический аппарат дифференциального исчисления.

3. Плотность жидкости.Интенсивность распределения массы по объему характеризует величина, называемая плотностью жидкости. (Осн-я характеристика жидкости).Плотность- отношение m жидкости к V, который она занимает. , где m- масса жидкости в объеме V. (кг/ )

Данное определение справедливо для однородных ж-тей, имеющих одинаковую интенсивность изменения массы. Для неоднородных ж-тей это соотношение позволяет вычислить среднюю по объему плотность.Для неоднородных ж. в некоторой т. А определяется следующим образом:

, где -масса малого объема , который стягивается в т. А. зависит от давления P и температуры t. Для технич-х жидкостей: ↑p→ ρ↓,↑t→ ρ ↓.

С ρ связаны следующие параметры жидкости:

1. Относительная плотность. , где =1000кг/м3.

Плотность стандартного тела - дистиллированной воды, при температуре t=4 градуса С.

2. Удельный объем – объем единицы массы жидкости.

, ( )

3. Удельный вес – отношение веса жидкости к занимаемому объему.

, (н/м3) ρ измеряется с помощью пикнометров.

4. Объемные свойства жидкости.Пусть Р и t получили приращение относительно своих первоначальных значений. Тогда V жидкости при измененных Р и t можно определить, воспользуясь формулой Тейлора.

V(P+ΔP; t+Δt)=V(P,t)- +…

ΔV= V(P+ΔP; t+Δt)- V(P,t)= )- +…

ΔV/V=- (1)– связывает полное относительное приращение V при измен-ии P на ΔP и t на Δt. Коэф-т стоящий в выражении перед ΔP называется изотермическим коэф-ом объемного сжатия и обозначается , (1/Па) (2) Он характеризует относительное изменение объема жидкости при изменении Р на 1 паскаль при фиксированном начальном значении t. Величину обратную называют изотермическим модулем упругости. k= , (Па)

Коэффициент, стоящий перед называется изобарным коэф-ом объемного расширения.

И обозначается , (1/°С) (4)_

Подставив (2), (4) в (1) получим (5)

Рассм. 2 характерных случая .

1-ый случай: предположим, что сжатие ж. происходит при постоянной температуре.

- обобщенный закон Гука. Каково сжатие таково и давление.

Уменьшение относит-го объема ж. = приращению относительной плотности.

= –одна из форм з-на Гука. (м/ ) a – скорость распространения упругой волны в жидкости (или скорость звука в жидкости) Упругость ж. оценивается коэф-ом объемного сжатия , модулем объемной упугости К, скоростью звука a. K= , a=

2-ой случай. Предположим, что жид-ть нагревается при постоянном P. P=const, ΔP=0. - выражает закон объемного теплового расширения жидкости. (1/°С)