2.8. Понятие о среде

Необходимым условием всякого изучения является понимание приро­ды среды, в которой мы собираемся изучать явления. Каждая система сос­тоящая из нескольких компонентов, по своему составу может быть гомо­генной системой, или фазой, либо гетерогенной системой, фаза имеет четкую границу раздела, называемую межфазной поверхностью, отделяю­щую ее от других фаз. На межфазной поверхности происходит скачкообразное изменение свойств системы.

Гомогенная система - состоит из одной фазы, свойства такой сис­темы ни в одной точке ее объема не претерпевают скачкообразного изме­нения.

Гетерогенная система состоит из нескольких фаз. Каждая фаза может существовать в нескольких физических состояни­ях. Состояние определяется по характеру поведения фазы в поле дейст­вия сил тяжести. Различают три физических состояния:

1) твердое, в этом состоянии фаза способна сохранять свою форму;

2) жидкое, фаза не способна сохранять форму и принимает форму со­суда в котором находится и имеет межфазную поверхность;

3) газообразное - фаза распространяется во все стороны и занимает весь предоставленный объем.

Жидкости и газы по своему свойству именуемому текучестью, т.е. способностью принимать форму предоставленного объема, относятся к од­ной группе сред.

Все среды обладают субмикроскопической молекулярной структурой в которой происходит непрерывное движение элементарных частиц по относительно большим пустотам, что может оказать большое влияние при оценке движение отдельных частиц. Однако при изучении больших потоков вводится допущение, что жидкость является сплошной средой даже при бесконечно малых пределах. При указанных условиях не только свойства

Жидкости (среды ), но и такие характеристики, как скорость, давление, температура, концентрация и т.д. могут рассматриваться как непрерывно меняющиеся на всем протяжении потока и могут быть определены математически в любой точке.

Гетерогенная система состоит из дисперсной (взвешенной) фазы и дисперсионной (сплошной). В качестве дисперсной фазы принимается фаза, взятая в меньшем объеме, различают следующие группы гетерогенных систем:

1) суспензии - смесь жидкость - твердое тело;

2) эмульсии - смесь жидкость-жидкость (взаимонерастворимые);

3)пены - смесь жидкости и газа;

4) гетерогенные газы - пыль, дым, туман.

Суспензии разделяются по крупности частиц твердой фазы: на грубые с диаметром частиц более 100 микрон, тонкие с диаметром частиц от 0,5 до 100 микрон (краски), мути - размер частиц до 0,5 микрон, коллоидные растворы.

Пыль - размер частиц твердой фазы более микрона, дым- размер час­тиц 0,3 микрона. Туман взвесь жидких частиц в газе.

2.9.Свойства среды ( жидкости).

Различают следующие основные свойства жидкостей.

Плотность - масса объема жидкости

Удельный вес - вес единицы объема жидкости

Масса и вес связаны соотношением:

и тогда, после подстановки всех значений в уравнение ( ), получим

или

Плотность и удельный вес капельных жидкостей сравнительна мало изменяется под действием давления или при изменении температуры. Плотность газов с достаточной степенью точности может быть рассчитана (при отсутствии опытных данных) на основании уравнения состояния идеально­го газа (Клапейрона - Менделеева):

Объем занимаемый единицей массы газа, или величина обратная плотнос­ти, называется удельным объемом:

Сжимаемость-свойство жидкости изменясь свой объем под действием давления. Характеризуется коэффициентом сжимаемости:

где - изменение объема, - величина давления вызвавшая изменение объема. - Объемный модуль упругости, К_H2O=200000 н/см².

Температурное расширение - свойство жидкости изменять свой объем при изменении температуры. Характеризуется коэффициентом объемного расширения:

где _Т-изменение температуры вызвавшее изменение объема, для воды