I.1. Физические свойства жидкостей
* Это эмпирическая формула ЦАГИ. Частный случай резкого сужения – вход в трубу, для которого ζвх = 0,5.
Береда Н.Н.
Жидкостями называют физические тела, которые в отличие от твердых тел обладают текучестью. Будучи помещены в сосуд, жидкости принимают его форму. При этом жидкости могут быть капельными (несжимаемыми) и газообразными (сжимаемыми). Капельные жидкости почти не меняют объема при изменении давления (например, вода при возрастании давления на 1 атмосфер уменьшает объем на 1/20 000). В газах изменение давления приводит к значительным изменениям объема; например, при изотермическом увеличении давления вдвое объем газа уменьшается в 2 раза. В капельных жидкостях имеют место силы сцепления между частицами, что приводит к появлению поверхности уровня; в газах сил сцепления между молекулами нет. В гидромеханике и газодинамике используется понятие континуума, или сплошности. Предполагается, что любая частица жидкой среды, сколь бы мала она ни была, имеет свойства, одинаковые со свойствами окружающего большого объема жидкости. В действительности континуум в жидкости часто нарушается. Например, в зоне пониженного давления в потоке жидкости может возникнуть явление кавитации, т.е. образование полостей (каверн), заполненных парами и газами, выделившимися из жидкости. Однако для большинства практических задач использование понятия сплошности является справедливым, что позволяет считать скорость течения, давление и другие параметры потока непрерывными функциями от координат. Молекулярные и внутриатомные эффекты при этом не учитываются. Рассмотрим основные свойства жидкости. Плотность. Это свойство характеризует инерционные качества жидкости. Плотностью ρ называют массу единицы объема жидкости. Если масса жидкости m занимает объем W, то
Размерность плотности в системе СИ – кг/м3, в технической системе единиц – кгс·сек2/м4. В случае неоднородной жидкости плотность определяется через предельный переход
Наряду с плотностью часто используется (особенно в гидравлике) понятие удельного веса. Удельным весом называют вес единицы объема жидкости. Удельный вес γ равен отношению веса жидкости G к ее объему и может быть получен из плотности умножением на ускорение силы тяжести g:
Размерность удельного веса в системе СИ – н/м3, в технической системе единиц –кгс/м3. В технической термодинамике и в некоторых разделах газодинамики в качестве величины, характеризующей плотностные качества газа, используется удельный объем w – объем, занимаемый единицей массы газа. Очевидно, что
Удельные веса и плотности некоторых жидкостей при температуре 20º С приведены в табл. 1. Таблица 1
|
. (I.1)
.
. (I.2)
.
