В общем же случае пределом прочности капельной жидкости следует считать абсолютное давление парообразования, которое при любой температуре имеет положительное значение (что соответствует положительной величине напряжения сжимающей силы).

5. Температурное расширение –способность жидкости изменять свой объем при изменении температуры. Характеризуется коэффициентом объемного расширения , который представляет собой относительное изменение объема при изменении температуры на 1 °С при постоянном давлении, т.е.
. (1.10)

Рассматривая конечные приращения , и принимая , получаем

, (1.11)

а, учитывая равенство , находим приближенную формулу для определения плотности

, (1.12)

где и — плотности при температурах и .

Для воды коэффициент возрастает с увеличением давления и температуры:

от при и ;

до при и .

Для минеральных масел в диапазоне давлений коэффициент объёмного расширения -

6. Вязкость –свойство жидкостисопротивляться сдвигу (скольжению) ее слоев. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при движении возникают касательные напряжения. Вязкость - свойство, противоположное текучести: более вязкие жидкости (глицерин, смазочные масла и др.) являются менее текучими, и наоборот. Идеальная жидкость обладает свойством абсолютной текучести.

Рассмотрим течение потока вязкой жидкости вдоль плоской стенки (рис.1.4). Пусть частицы движутся параллельными слоями без поперечного перемешивания (ламинарное течение).

Рис. 1.4. Профиль скорости при течении вязкой

жидкости вдоль стенки
Под действием внутреннего трения скорость будет уменьшаться по мере приближения к стенке, пока у самой стенке не станет равной нулю, т.е. .

Выделим в потоке два параллельных стенке слоя, расстояние между которыми . Пусть скорость жидкости, принадлежащей слою равна , а слою соответствует скорость , где - приращение скорости от слоя к слою.

Согласно гипотезе, высказанной впервые И. Ньютоном в 1686 г., а затем экспериментально доказанной проф. Н.П. Петровым в 1883 г., касательное напряжение в жидкости зависит от ее рода и при слоистом течении изменяется пропорционально поперечному градиенту скорости.

, (1.13)

где - поперечный градиент скорости (т.е. тангенс угла наклона касательной в точке между слоями). Величина градиента в зависимости от выбранного направления может быть положительной и отрицательной. С тем чтобы величину получать всегда положительной, в формулу введено его абсолютное значение;

---

— динамический коэффициент вязкости жидкости, зависящий от рода жидкости и температуры.

— приращение скорости, соответствующее приращению координаты (см. рис. 1.4).

Возникающие вследствие вязкости касательные напряжения в жидкости зависят от молекулярных связей. Зависимость (1.13) называют законом вязкостного трения Ньютона, а подчиняющиеся этому закону жидкости — ньютоновскими.К ньютоновским жидкостям относятся вода и другие жидкости с высокой текучестью, а также газы.

Все жидкости, не подчиняющиеся закону вязкого трения Ньютон, соответственно называются аномальными или неньютоновские жидкости. К ним относятся суспензии, коллоиды и др. жидкости, в которых касательные напряжения возможны также при покое, а вязкость зависит от градиента скорости. Вязкость жидкости могут менять полимерные добавки, поверхностно-активные вещества и т.д. Поведение различных аномальных жидкостей под нагрузкой и их динамические свойства изучаются в реологии, выводы которой имеют большое значение, как для механики жидкости, так и для теории пластичности.

Зная касательное напряжение трения можно определить силу внутреннего трения в жидкости

, (1.14)

где - сила трения;

- площадь соприкасающихся слоев.

Из закона трения (1.14), следует, что напряжения трения возможны только в движущейся жидкости, т.е. вязкость жидкости проявляется лишь при ее течении.

Изложенное позволяет сделать вывод, что трение в жидкостях, обусловленное вязкостью, подчинено закону, принципиально отличному от закона трения твердых тел, где сила трения зависит от нормального давления и не зависит от площади трущихся поверхностей.

Для определения размерности динамической вязкости из уравнения (1.13) получим

.

В международной системе единиц (СИ) динамическая вязкость выражается в следующих единицах: или .

В физической системе СГС за единицу динамической вязкости принимается пуаз( ) в память французского врача Пуазейля, исследовавшего законы движения крови в сосудах человека ; .

В технической системе единиц динамическая вязкость имеет размерность .

Наряду с динамической вязкостью во многих выводах и расчетах используется кинематическая вязкость , представляющая собой отношение динамической вязкости к плотности жидкости.

. (1.15)

---

Размерность кинематической вязкости
,
а ее единицей в системе СИ - .

Единицей измерения кинематической вязкости в системе СГС является стокс ( ) (в честь английского физика Стокса). Сотая доля стокса называется сантистоксом ( ): .

Вязкость жидкостей сильно зависит от температуры (рис.1.5). При этом:

- вязкость капельных жидкостей при увеличении температуры уменьшается;

- вязкость газов возрастает.

Объясняется это различием природы вязкости в жидкостях и газах. В жидкостях молекулы расположены гораздо ближе друг к другу (чем в газах), и вязкость вызывается силами молекулярного сцепления. Эти силы с увеличением температуры уменьшаются, поэтому вязкость падает.

Рис. 1.5. Зависимость кинематической вязкости

от температуры
Для чистой пресной воды зависимость коэффициент динамической вязкости от температуры определяется формулой Пуазейля

, (1.16)

где - динамическая вязкость жидкости воды при температуре в (пуаз); - температура в .

С увеличением температуры от 0 до 100⁰ С вязкость воды уменьшается почти в 7 раз (см. табл. 1). При температуре 20⁰ С динамическая вязкость воды равна (пуаз).

В газах же вязкость обусловлена, главным образом, беспорядочным тепловым движением молекул, интенсивность которого увеличивается с повышением температуры. Поэтому увеличивается число столкновений молекул и динамическая вязкость газов с увеличением температуры возрастает. Например, для воздуха

, (1.17)

где выражается в паскаль-секундах;

- в градусах Цельсия.

Вода принадлежит к наименее вязким жидкостям. Лишь немногие из практически используемых жидкостей (например, эфир и спирт) обладают несколько меньшей вязкостью, чем вода. Наименьшую вязкость имеет жидкая углекислота (в 50 раз меньше вязкости воды). Все жидкие масла обладают значительно более высокой вязкостью, чем вода (касторовое масло при температуре 20⁰ С имеет вязкость в 1000 раз большую, чем вода при той же температуре). В таблице 1.1 приведены значения плотности, кинематической и динамической вязкости воды от температуры, а в таблице 1.2 – значения плотности и вязкости некоторых газов.

Вязкость жидкостей измеряют при помощи вискозиметров. Наиболее распространенным является вискозиметр Энглера, который представляет собой цилиндрический сосуд диаметром 106 мм, с короткой трубкой диаметром 2,8 мм, встроенной в дно. Время истечения 200 см³

---

испытуемой жидкости из вискозиметра через эту трубку под действием силы тяжести, деленное на время истечения того же объема дистиллированной воды при 20° С выражает вязкость в градусах Энглера

.

Для пересчета градусов Энглера в стоксы в случае минеральных масел применяют формулу

. (1.18)
Таблица 1.1

Зависимость параметров воды от температуры

Температура,	Плотность,	Вязкость,	Вязкость,
0	999,9	0,0179	1,79
4	1000	0,0152	1,57
20	998	0,0101	1,01
40	992	0,0066	0,65
60	983	0,0048	0,48
80	972	0,0037	0,36
90	965	0,0033	0,31
99	959	0,0028	0,27

Таблица 1.2

Значения плотности и вязкости некоторых газов

Жидкость	Плотность,	Вязкость,
Азот	1,25	0,13
Аргон	1,78	0,12
Ацетилен	1,17	0,082
Водород	0,09	0,93-0,94
Водяной пар	0,80	0,11
Воздух	1,29	0,13
Кислород	1,43	0,13
Метан	0,72	0,14
Оксид углерода	1,25	0,13-0,14
Пропан	2,02	0,037
Двуокись углерода	1,98	0.07

Аналогия в математическом описании процессов теплопроводности, диффузии и вязкостного трения позволяет рассматривать динамическую вязкость как

---

проводимость количества движения.

---

Смотрите также файлы

• Российская федерация федеральный закон.docx

• Введение Целью курсового проекта является проектирование части системы внутреннего электроснабжения предприятия.docx

• Задание для самостоятельной работы к теме 1 Основы государственной политики в сфере воспитания. Базовые ценности российского общества.doc

• Учебная программа по учебному предмету Математика для 56 классов уровня основного среднего образования по обновленному содержанию.pdf

• 10 сыныпа арналан Web бадарламалау бліміне арналан тест тапсырмалары.docx