Fluidez. Los cuerpos líquidos y gaseosos difieren de cuerpos sólidos en el rendimiento. Si las pequeñas fuerzas no destructivas actúan sobre el cuerpo sólido, entonces cambian ligeramente su forma, es decir. La posición relativa de sus partes. Si, bajo la acción de una fuerza externa arbitrariamente pequeña, el cuerpo se deforma ilimitado hasta que la tangente interna se hable en ella se convierte en igual cero, en este caso, la propiedad se realiza llamados. fluidez .

Muchos cuerpos físicos son de doble en la naturaleza. Por ejemplo, el vidrio que solíamos considerar como un cuerpo sólido frágil, bajo la acción de una carga a largo plazo, puede comportarse como un líquido. Por lo tanto, las ventanas de la ventana, se pararon más de 100 años en la parte inferior gruesa, que en la parte superior, como en la acción de la gravedad, el material "fluye" hacia abajo. Por otro lado, dicho líquido típico como agua con carga rápida (impacto) se comporta como un cuerpo sólido.

Intentaremos determinar la naturaleza de esta dualidad a nivel molecular. Debido a la acción de la atracción y las fuerzas de repulsión, se ordena la ubicación de las moléculas en el espacio. La distancia característica promedio entre las moléculas del cuerpo líquido y sólido es aproximadamente la misma e igual a "(3¸4) 10 -8 cm. Bajo la acción del calor, la molécula se está moviendo (oscilaciones caóticas) cerca de la posición del equilibrio, aumentando Con la temperatura de la amplitud de oscilación. En cuerpos sólidos, la amplitud es mucho menor que la distancia entre las moléculas, en líquido. - Estos son los valores de un orden. Por lo tanto, las fluctuaciones en las moléculas realizadas con la amplitud del mismo orden, ya que la distancia puede llevar al hecho de que las moléculas pueden saltar de un lugar de la célula a otra. En algunos líquidos sucede más a menudo, en otros. - con menos frecuencia.

La fluidez del cuerpo está determinada por el tiempo característico t r de encontrar la molécula en cada celda desde el momento de ingresarla hasta el reasentamiento en otra célula. Si el momento de encontrar la molécula en una célula es mucho menor que el momento de la fuerza, entonces para el período de la fuerza de la molécula, se puede cambiar repetidamente su posición en el espacio, es decir, Permitir que la fuerza continuamente e irreversiblemente deforme el cuerpo (es decir, comportarse como un fluido). Llamamos tal cuerpo líquido . De lo contrario, estamos tratando con un cuerpo sólido. Con un aumento en la temperatura de la fluidez del cuerpo aumenta.

Para telas gaseosas característica distintiva Es un movimiento caótico y colisión de moléculas en el espacio. Por lo tanto, los gases no solo tienen fluidez, sino también la compresibilidad.

Compresibilidad de líquidos y gases.. Aplicaremos la potencia de DF y aumentaremos la presión en el volumen V por el valor de DP (Fig. 1.2). El medio sólido se asustará al reducir su volumen por el valor de DV. Se obtiene empíricamente que la conexión entre el cambio en el volumen y la presión del lineal, es decir. Para cada líquido y gas, puede ingresar una constante, que se denomina coeficiente de expansión voluminoso (a una temperatura constante):

. (1.3.1)

El coeficiente de compresión de volumen tiene dimensión (PA) -1. Se introduce el signo menos para reflejar la reducción del volumen bajo la acción de la compresión, pero para los cálculos prácticos es conveniente tenerlo positivo.

El módulo de elasticidad de volumen E V se llama el valor inverso B v:

. (1.3.2)

Ambos valores dependen de la temperatura y el tipo de fluido. El módulo de elasticidad volumétrica para el agua en t \u003d 293 ° K es igual a E V \u003d 2 × 10 9 PA "20,000 kgf / cm 2.

Ejemplo. Si además del agua, además de la presión atmosférica (P y \u003d 101325 PA o 1.033 kgf / cm 2), la misma presión actuará adicionalmente, luego el volumen de agua disminuirá en aproximadamente 1/20000, es decir, Casi es imposible de notar. En consecuencia, el agua y otros líquidos pueden considerarse incompresibles y hacer su constante de densidad (R \u003d const), independientemente de la presión.

Para el gas, es posible usar efectivamente el modelo del gas ideal caracterizado por la ecuación de Klapairone. - MENDELEV

o , (1.3.3)

donde R es una constante de gas específica, independiente de la densidad y la temperatura, pero diferentes dependiendo de la naturaleza del gas (por ejemplo, para Air R \u003d 287J / KHK). Con la ayuda de la ecuación (1.5.3), puede encontrar la densidad de aire a la presión atmosférica y la temperatura ambiente de 20ºС:

.

De esta ley, la ley de hervir. - Mariotta, estableciendo una conexión isotérmica entre la presión y la densidad:

por una cantidad dada de gas a una temperatura constante.

Para el proceso adiabático (cuando no hay intercambio de calor entre el gas asignado y el medio ambiente), la siguiente dependencia es característica:

, (1.3.5)

dónde - gas permanente adiabático; Con v. - Capacidad de calor de gas a un volumen constante; con R. - Lo mismo a la presión constante.

La diferencia de mecánica líquida de la mecánica de gas.. A pesar de que la propiedad de fluidez es la principal en el estudio de líquidos y gases, sin embargo, en algunos casos es necesario distinguir los líquidos de los gases.

· La principal diferencia es que el gas se comprime fácilmente y, en él, la velocidad de propagación del sonido (y, por lo tanto, todas las perturbaciones mecánicas) son significativamente menores que en líquido. Esta característica del gas debe tenerse en cuenta cuando la velocidad de movimiento (o la velocidad de conducción en él es sólida) se acorde a la velocidad del sonido o exceda.

· En contraste con el gas, el líquido tiene una superficie de límite entre ella y su gas circundante, que se llama una superficie libre. En el campo de la gravedad, la superficie libre del fluido tiene un perfil horizontal. Bajo las condiciones de la ingravidez, debido a la tensión superficial, la superficie libre del esferico. Esta propiedad de líquido, así como su pequeña compresibilidad, se debe a la interacción constante de las moléculas adyacentes. En el gas, las moléculas interactúan entre sí solo en el momento de la colisión, la mayoría de las veces se mueven libremente en el espacio, por lo tanto, debido al movimiento caótico del movimiento, el gas busca uniformemente para albergar toda la parte cerrada de el espacio. Si el espacio no está cerrado, el volumen de gas puede aumentar indefinidamente.

· Gaza puede reducir ilimitados a la presión y aumentar la temperatura, y las propiedades del gas cambiarán continuamente. En fluido, la presión puede disminuir a un cierto valor por debajo del cual comienza la formación dentro de las burbujas de gas, y comienzan las transiciones de fase, que cambian cualitativamente las propiedades del fluido. Lo mismo puede ocurrir cuando puede ocurrir la temperatura del fluido.

Viscosidad líquida y gases.. Propiedades reológicas de los líquidos.. La viscosidad se llama propiedad del fluido, que consiste en la ocurrencia de las fuerzas internas que impiden su deformación, es decir,. Cambia la posición relativa de sus partes. Considere el evento privado de la teoría de la cinética molecular del gas perfecto: un flujo de cambio simple (Fig. 1.3).

Fig.1.3. Desticios viscosas en líquidos y gases.

La plataforma elemental de la superficie que separa las capas 1 y 2 se mueve junto con el líquido. Con esta capa de diapositivas líquido 1 en una capa 2 a la velocidad relativa. Las moléculas de gas están involucradas en los movimientos de dos tipos:

· Ordenado (longitudinal) con una velocidad u x o u x + d u x, dependiendo de qué capa sean;

· Movimiento térmico caótico, desordenado (incluido transversal), cuya velocidad suele ser dos órdenes de magnitud superior a la velocidad del movimiento ordenado.

La viscosidad del gas se debe a la transferencia de moléculas con su movimiento térmico a través del área elemental del DXDU, que se encuentra en el plano, que separa dos capas que tienen varias velocidades longitudinales U X y UX + DU X, la cantidad de movimiento debido A la diferencia en las velocidades de DU X de estas capas. Las moléculas se están moviendo caóticas al azar, mientras salen de una capa a otra, cruzando el DHD. Moléculas que tienen una velocidad ordenada u x, entra en una capa 2 y ralentizar su movimiento, y el mismo número de moléculas que caen en la capa 1 de la capa 2, acelera la capa 1.

Presentamos un medio sólido (es decir, excluyendo la estructura molecular de la sustancia), se cree que existe una tensión tangente en el sitio DHD, compensando la transferencia de la cantidad de movimiento debido al movimiento térmico de las moléculas. Según la teoría de la tangente molecular-cinética.

(1.3.6)

donde su coeficiente de viscosidad dinámica , o simplemente la viscosidad dinámica del gas. Esta es una característica hidrodinámica, determinada por las propiedades físicas del fluido. El signo de voltaje es como si estuviera "tratando de" reducir la diferencia en las velocidades de las capas. Con la temperatura creciente, la tasa de movimiento caótico de las moléculas aumenta, lo que conduce a un aumento en el número de moléculas que cruzan la plataforma DXDU por unidad; Por lo tanto, la cantidad de movimiento de una capa en los otros aumentos y, respectivamente, el voltaje tangente P ZX. De acuerdo con (1.3.6), esto significa que con la temperatura creciente, aumenta el coeficiente de viscosidad de gas dinámico.

En el líquido, la causa principal del efecto de una capa a otra (es decir, la transferencia de la cantidad de movimiento) es la interacción de las moléculas ubicadas a lo largo de diferentes lados del límite entre las capas, y no la transferencia de moléculas a través de este límite Como ya se señaló, la teoría molecular-cinética del fluido aún está subdesarrollada, por lo tanto, el mecanismo de viscosidad en el fluido está bien peor que en los gases. Por lo general, se considera que en líquidos se forman y se destruyen continuamente con diapositivas relativas de las capas de estructuras cuálsteralinas, y las fuerzas necesarias para su destrucción son causadas por la viscosidad. Naturalmente, con un aumento en la temperatura de la molécula de fluidos se vuelve más móvil y la destrucción de las estructuras ocurre con valores más pequeños de las fuerzas cambiantes. Por lo tanto, el coeficiente de viscosidad dinámico de fluido con reducción de la temperatura disminuye (a diferencia de los gases: ver más arriba).

A pesar del diferente mecanismo molecular de la aparición de tensiones en líquidos y en gases, en ambos entornos, las tensiones tangentes se asocian con la variabilidad del campo de velocidad del mismo

puente (1.3.6), que se llama ley de Newton para subrosos viscosos.En contraste con la ley de fricción seca, el voltaje de tangentes de corte en líquidos y gases no depende de la tensión normal.

De acuerdo con la definición (1.3.6), el coeficiente de viscosidad dinámico H tiene la siguiente unidad de medida:

.

La dimensión H se expresa a través de la dimensión del voltaje del PA y la hora con. A veces, como una unidad H, R / CM × C, que se llama PUAZ (en honor al médico francés A. Poiseil, quien cumplió los estudios fundamentales del movimiento de un fluido viscoso) y se indica por P:

PA × C \u003d 10 × p.

La dependencia (1.3.6) caracteriza la transferencia del flujo del flujo del movimiento de la capa de fluido, que es proporcional a la velocidad Ux y la densidad de fluido R. Teniendo esto en mente, la ley de Newton es recomendable enviar en el formulario

,

. (1.3.7)

Este valor tiene dimensión.

.

En vista del hecho de que la dimensión N solo consiste en metros y segundos (y no incluye la dimensión de la masa), esta magnitud se llama coeficiente de viscosidad cinemática(o viscosidad cinemática). La dimensión del CM 2 / C se llama Stokes (en honor de la Hydromechanics J. Stokes ingleses, que formuló ecuaciones diferenciales Movimiento de un fluido viscoso), y se denota por ST:

1er \u003d 10 -4 m 2 / s.

En conclusión, observamos que en gases y viscosidad (caracterizando la transferencia de la cantidad de movimiento), y la difusión molecular (caracterizando la transferencia de gas extranjeros) se deben al movimiento quócal de las moléculas. Por lo tanto, la viscosidad n tiene un orden de magnitud con un coeficiente de difusión molecular en la ley del FIC. En los fluidos, la viscosidad (y asociada con la transferencia de la cantidad de movimiento) se debe a la destrucción de los enlaces intermoleculares y la difusión, el movimiento térmico de las moléculas, es decir, Estos fenómenos tienen una naturaleza física diferente. Como resultado de esto, el coeficiente de difusión en el líquido es cientos de veces menos el coeficiente de viscosidad N. en la tabla. 1.1 Muestra los valores de H, R, N para algunos líquidos y gases.

Tabla 1.1.

Valores H, R, N para algunos líquidos y gases.

A partir de los valores anteriores de los coeficientes de viscosidad, se deduce que la viscosidad del agua disminuye con la creciente temperatura de 0 a 100 ° a siete veces, y la viscosidad del aire aumenta con la temperatura creciente de 20 a 50 ° C en un 25%. .

Para los asentamientos en la práctica de ingeniería, utilizan el valor estimado del coeficiente de viscosidad cinemático del agua N \u003d 0.01 cm 2 / s \u003d 0.01 art. Los líquidos para los cuales la relación es válida (1.3.6) se llama Newtonian.

Sin embargo, hay muchos líquidos para los cuales la ley de Newton no se ejecuta. La ciencia del carácter de la dependencia se llama reología (griego. Reo - flujo, logotipos - doctrina). Si envía una dependencia (1.3.6) como un gráfico (Fig.1.4), entonces tendrá el tipo de línea recta 1.

Con un estudio experimental de algunos líquidos, puede haber una forma de curva 2. Tales líquidos que se resisten a pequeños (P ZX< ) сдвигающим напряжениям, как твердое тело, а при (p zx > ) Se comportan como cuerpos líquidos, llamados Bingama - Líquidos SWEDOV.

El fluido, cuyo comportamiento se describe por las curvas 3, 4, se llaman fluidos de Ostalald - Weyl. Si obedecen a las dependencias 3, entonces se llaman pseudoplástica, y si siguen 4-dependencias dilatadas. El movimiento de mecánicos de tales líquidos (estos son resina, productos de petróleo, soluciones de polímero, etc.) es muy complejo.

El líquido se llama una sustancia que se encuentra en un estado agregado, que es intermedio entre sólido y gaseoso. Al mismo tiempo, su condición, como en el caso de cuerpos sólidos, se condensa, es decir, asume la relación entre partículas (átomos, moléculas, iones). El líquido tiene propiedades que lo distinguen radicalmente de sustancias que se encuentran en otros estados agregados. Lo principal es la capacidad de cambiar repetidamente el formulario bajo la influencia de las tensiones mecánicas sin pérdida de volumen. Hoy descubriremos qué propiedades son líquidas, y que realmente se representan a sí mismas.

características generales

El gas no conserva el volumen y la forma, los sólidos conservan ambos, y el líquido es solo el volumen. Es por eso que el estado agregado líquido se considera un intermedio. La superficie del líquido representa la similitud de la membrana elástica y determina su forma. Las moléculas de tales cuerpos, por un lado, no tienen una posición determinada, y por la otra, no pueden recibir una total libertad de movimiento. Se pueden recoger en gotas y fluir bajo su propia superficie. Hay una atracción entre las moléculas fluidas que es suficiente para mantenerlas a una corta distancia.

La sustancia está en un estado líquido a un cierto rango de temperatura. Si la temperatura cae por debajo de ella, la transición a una forma sólida (cristalización), y si se eleva arriba, en gaseosa (evaporación). Los límites de este intervalo para el mismo líquido pueden variar dependiendo de la presión. Por ejemplo, en las montañas, donde la presión es significativamente más baja que en las llanuras, el agua hierve a una temperatura más baja.

Por lo general, el líquido tiene solo una modificación, por lo tanto, es tanto un estado agregado como la fase termodinámica. Todos los fluidos se dividen en sustancias puras y mezclas. Algunas de estas mezclas están determinantes en la vida humana: la sangre, agua de mar y otros.

Considere las propiedades básicas de los líquidos.

Fluidez

De otras sustancias, el líquido es diferente, en primer lugar, fluidez. Si hay una fuerza externa, en la dirección de su aplicación, hay un flujo de partículas. Por lo tanto, cuando se expone a fuerzas desequilibradas externas, el fluido no es capaz de preservar la forma y la ubicación relativa de las partículas. Por la misma razón, se necesita la forma del recipiente en el que cae. A diferencia de los cuerpos de plástico sólidos, los fluidos no tienen una resistencia de rendimiento, es decir, fluyen con la menor salida del estado de equilibrio.

Volumen de ahorro

Una de las propiedades físicas características de los líquidos es la capacidad de preservar el volumen en la exposición mecánica. Son extremadamente difíciles de comprimir debido a la alta densidad de las moléculas. Según la ley de Pascal, la presión que se produce en el líquido concluida en el barco se cambia a cada punto de su volumen. Junto con la compresibilidad mínima, esta característica se usa ampliamente en hidráulicos. La mayoría de los líquidos durante el calentamiento aumenta en volumen, y al enfriarse, disminuye.

Viscosidad

Entre las principales propiedades de los líquidos, como en el caso de los gases, vale la pena señalar la viscosidad. La viscosidad se llama la capacidad de las partículas para resistir el movimiento con respecto a la otra, es decir, la fricción interna. Al mover las capas adyacentes de fluido con respecto a la otra, existe una colisión inevitable de moléculas, y las fuerzas surgen que el movimiento ordenado ocurre. La energía cinética de un movimiento ordenado se convierte a energía térmica Movimiento caótico. Si se mueve el líquido colocado en el recipiente, y luego se va solo, se detendrá gradualmente, pero su temperatura aumentará.

Tensión de superficie y superficie libre.

Si miras una gota de agua, que se encuentra en una superficie plana, entonces puedes ver que se redondea. Realizado por estas propiedades de líquidos como la formación de una superficie libre y tensión superficial. La capacidad de los fluidos para preservar el volumen provoca la formación de una superficie libre, que no es diferente como la superficie de la separación de fases: líquido y gaseoso. En contacto con estas fases de la misma sustancia, surgen fuerzas destinadas a reducir el área del plano de la sección. Se les llama tensión superficial. El borde de la partición de la fase es una membrana elástica, esforzándose por aprender.

La tensión superficial también se explica por la atracción de las moléculas fluidas entre sí. Cada molécula busca "rodear" con otras moléculas y dejar la frontera de la sección. Debido a esto, la superficie se reduce rápidamente. Esto explica el hecho de que las burbujas de jabón y las burbujas se formaron cuando la hervir busca tomar una forma esférica. Si solo la fuerza de la tensión superficial se va a operar en el líquido, sin duda tomará tal forma.

Los objetos pequeños cuya densidad excede la densidad del líquido, puede permanecer en su superficie debido al hecho de que la fuerza que evita un aumento en el área de la superficie es mayor que la fuerza de la gravedad.

Evaporación y condensación.

La evaporación se llama una transición gradual de una sustancia de estado liquido en gaseoso. En el proceso de movimiento térmico, parte de las moléculas dejan el líquido, pasando a través de su superficie y se convierte en vapor. En paralelo con esto, la otra parte de las moléculas, por el contrario, pasa del vapor al líquido. Cuando el número de compuestos que dejó el líquido exceden el número de compuestos que se les ocurrieron, el proceso de evaporación tiene lugar.

La condensación se llama el proceso, la evaporación inversa. Durante la condensación, el líquido recibe más moléculas de vapor que los da.

Ambos procesos descritos son sinquilibrio y pueden continuar hasta que se establezca el equilibrio local. Al mismo tiempo, el líquido puede evaporarse completamente o entrar en equilibrio.

Hirviendo

Hervir se llama el proceso de transformaciones de fluido interno. Cuando la temperatura se eleva a un cierto indicador, la presión del par excede la presión dentro de la sustancia, y las burbujas comienzan a formarse en ella. En las condiciones de atracción terrenal que aparecen.

Mojada

La humectación se llama fenómeno que se produce cuando el contacto líquido con un sólido en presencia de vapor. Por lo tanto, ocurre en la frontera de la sección de las tres fases. Este fenómeno caracteriza al "pegado" de una sustancia líquida a sólida, y se está extendiendo en la superficie del sólido. Hay tres tipos de humectación: limitado, completo y no ala.

Mijo

Caracteriza la capacidad de los fluidos para disolverse unos a otros. Un ejemplo de líquidos mixtos se puede jugar con agua y alcohol, y agua y aceite sin éxito.

Difusión

Cuando los dos líquidos mixtos están en un recipiente, debido al movimiento térmico de la molécula comienzan a superar la interfaz, y los líquidos se mezclan gradualmente. Este proceso se llama difusión. Puede ocurrir en sustancias que se encuentran en otros estados agregados.

Sobrecalentamiento y superenfriamiento

Entre las propiedades fascinantes de los fluidos se debe tener en cuenta el sobrecalentamiento y la supercoolización. Estos procesos a menudo forman la base del enfoque químico. Con calentamiento uniforme, sin diferencias de temperatura fuerte y efectos mecánicos, el líquido puede calentar el punto de ebullición, no para escribirlo. Este proceso se llamó sobrecalentamiento. Si hay un objeto en líquido sobrecalentado, escriba instantáneamente.

De manera similar, la sobrecoolización del líquido se produce, es decir, su enfriamiento a la temperatura debajo del punto de congelación, pasando por alto la congelación en sí. Con un golpe ligero, el líquido hipoche se cristaliza instantáneamente y se convierte en hielo.

Olas en la superficie

Si rompe el equilibrio de la superficie del líquido, entonces, bajo la acción de las fuerzas devueltas, se moverá hacia el equilibrio. Este movimiento no se limita a un ciclo, sino que se convierte en oscilaciones y se aplica a otras secciones. Así se obtienen las olas, que se pueden observar en la superficie de cualquier líquido.

Cuando la fuerza de la gravedad es ventajosa como una fuerza de retorno, las olas se llaman gravitaticia. Se pueden ver en el agua en todas partes. Si la fuerza de retorno se forma principalmente de la fuerza de la tensión superficial, las ondas se llaman capilar. Ahora sabes qué propiedad de líquidos causa una emoción familiar para todos.

Ondas de densidad

El líquido es extremadamente exprimido, sin embargo, con un cambio de temperatura, su volumen y densidad siguen cambiando. No sucede instantáneamente: al comprimir una sección, otros se comprimen con demora. Por lo tanto, dentro del líquido, se aplican ondas elásticas, que recibieron el nombre de la onda de densidad. Si, a medida que la onda se propaga, la densidad cambia débilmente, luego llama al sonido, y si es lo suficientemente fuerte).

Nos reunimos con las propiedades comunes de los líquidos. Todas las características principales dependen del tipo y la composición de los líquidos.

Clasificación

Habiendo considerado las propiedades físicas básicas de los líquidos, averiguamos cómo se clasifican. La estructura y las propiedades de las sustancias líquidas dependen de la individualidad de las partículas incluidas en su composición, así como la naturaleza y la profundidad de la interacción entre ellos. Basado en esto, asignar:

1. Fluidos atómicos. Consisten en átomos o moléculas esféricas que están interconectadas por las fuerzas centrales de Van der Wales. Un ejemplo brillante es argón líquido y metano líquido.
2. Líquidos que consisten en moléculas diatómicas con los mismos átomos cuyos iones están unidos por las fuerzas de Coulomb. Como ejemplo, puede llamar: hidrógeno líquido, sodio líquido y mercurio líquido.
3. Fluidos que consisten en moléculas polares asociadas con la interacción dipolo-dipolo, por ejemplo, bromomarodos líquidos.
4. Fluidos asociados. Tener enlaces de hidrógeno (agua, glicerina).
5. Fluidos que consisten en grandes moléculas. Por este último, los grados internos de la libertad desempeñan un papel importante.

Las sustancias de los dos primeros (menos frecuencia tres) se llaman simples. Se aprenden mejor que todos los demás. Entre los líquidos difíciles, el agua más estudiada. Esta clasificación no incluye cristales líquidos y fluidos cuánticos, ya que son casos especiales y se consideran por separado.

Desde el punto de vista de las propiedades hidrodinámicas, los fluidos se dividen en Newtonian y Nengeton. La corriente está subordinada a la Ley de Newton. Esto significa que su estrés tangente depende linealmente del gradiente de velocidad. El coeficiente de proporcionalidad entre los valores especificados se llama viscosidad. En los líquidos de Nengeton, la viscosidad fluctúa dependiendo del gradiente de la velocidad.

Estudio

El estudio del movimiento y el equilibrio mecánico de líquidos y gases, así como su interacción, incluso con cuerpos sólidos, se dedica a una sección de mecánica como un miembro hidráulico. También se llama hidrodinámica.

Los fluidos no identificables se estudian en la subsección de hidroameromecánica, que se llama simplemente hidromecánica. Dado que la compresibilidad de los líquidos es muy pequeña, en muchos casos simplemente se descuida. Los fluidos compresibles estudian la dinámica de gas.

La hidromecánica se subdivide adicionalmente en hidrostáticos e hidrodinámicos (en un sentido estrecho). En el primer caso, se estudia el equilibrio de fluidos incompresibles, y en el segundo, su movimiento.

La hidrodinámica magnética está involucrada en el estudio de líquidos magnéticos y eléctricamente conductores, y el hidráulico se dedica a las tareas aplicadas.

La principal ley de hidrostáticos es la ley de Pascal. El movimiento de líquidos incompresibles ideales se describe por la ecuación de Euler. Para su flujo estacionario, se realiza la ley Bernoulli. Una fórmula Torrichell describe la fuga de sustancias líquidas de los orificios. El movimiento de líquidos viscosos está obedeciendo a la ecuación de Navier-Stokes, que, entre otras cosas, también puede tener en cuenta la compresibilidad.

Ondas elásticas y fluctuaciones en el líquido (como, sin embargo, en otros entornos), tal ciencia se estudia como acústica. Hydoracia: la subsección, que se dedica al estudio del sonido en un ambiente acuático para resolver los problemas de la submarina, la ubicación y otras cosas.

Finalmente

Hoy nos encontramos con las propiedades físicas comunes de los líquidos. También aprendimos que en general hay tales sustancias, y cómo se clasifican. Sobre propiedades químicas Líquidos, luego dependen directamente de su composición. Por lo tanto, se consideran por separado para cada sustancia. Lo que es una propiedad fluida es importante, y lo que no es, es difícil responder. Todo depende del problema, en el contexto de que se considere este líquido.

El líquido es el estado agregado de la sustancia que ocupa una posición intermedia entre sus estados sólidos y gaseosos.

El líquido más común en el suelo es el agua. Su estado sólido - hielo y gaseoso - vapor.

En líquidos, las moléculas se encuentran casi cerca entre sí. Poseen más libertad que las moléculas sólidas, aunque no pueden moverse completamente libremente. La atracción entre ellos, aunque más débil que en cuerpos sólidos, pero aún es suficiente que las moléculas se hayan retenido cerca unas de otras. Cada molécula líquida puede fluctuar cerca de algún tipo de centro de equilibrio. Pero bajo la acción de la fuerza exterior, las moléculas pueden saltar en el lugar libre en la dirección de la fuerza aplicada. Esto se explica flujo de fluido .

Fluidez

La principal propiedad física del fluido - fluidez . Cuando se aplica la fuerza externa al líquido, el flujo de partículas se produce en él, la dirección cuya dirección coincide con la dirección de esta fuerza. Inclinando el hervidor con agua, veremos cómo fluye el agua de su nariz bajo la acción de la gravedad. De manera similar, el agua fluye desde la regadera, cuando acuden a las plantas en el jardín. Observamos un fenómeno de este tipo en cascadas.

Debido a la fluidez, el fluido es capaz de cambiar el formulario en un tiempo pequeño bajo la acción de incluso una pequeña fuerza. Todos los fluidos pueden verter jets, rociar con gotas. Son fáciles de derivar un recipiente a otro. Al mismo tiempo ellos no preservar el formulario y tome la forma del recipiente en el que hay. Esta propiedad de líquido se utiliza, por ejemplo, al casting de piezas de metal. El metal líquido derretido se embotella en forma de una configuración específica. Enfriado, se convierte en un cuerpo sólido que guarda esta configuración.

La fluidez aumenta con la creciente temperatura del líquido y disminuye cuando disminuye. Esto se explica por el hecho de que con la temperatura creciente, la distancia entre las partículas del líquido también aumenta, y se vuelven más móviles. Depende de la fluidez y de la estructura de las moléculas. Cuanto más complicado su forma, el fluido inferior tiene un fluido.

Viscosidad

Varios líquidos tienen diferentes fluidez. Entonces, el agua de la botella fluye más rápido que aceite vegetal. La miel de un vaso vierte más lento que la leche. Estos líquidos operan la misma gravedad. Entonces, ¿por qué difieren su facturación? La cosa es que poseen diferentes. viscosidad . Cuanto mayor sea la viscosidad del fluido, menor será su fluidez.

¿Qué es la viscosidad, y cuál es su naturaleza? La viscosidad también se llama fricción interna . Esta es la capacidad del líquido para resistir el movimiento de varias capas de fluido con respecto al otro. Las moléculas ubicadas en una de las capas y encontradas entre sí durante el movimiento de calor también se enfrentan a moléculas de capas vecinas. Hay fuerzas que ralentizan su movimiento. Se dirigen al lado opuesto al movimiento de la capa en consideración.

La viscosidad es una característica importante de los líquidos. Ella se tiene en cuenta en varios procesos tecnológicosPor ejemplo, cuando las tuberías necesitan bombear el líquido.

La viscosidad del fluido se mide usando el dispositivo llamado viscoso. Lo más sensa se considera viscosímetro capilar. El principio de su acción no es complicado. Se calcula el tiempo para el cual el volumen especificado del líquido fluye a través de un tubo delgado (capilar) bajo la influencia de la diferencia de presión en sus extremos. Dado que se conoce el diámetro y la longitud de los capilares, se conoce la diferencia de presión, luego se pueden hacer cálculos sobre la base ley de Poazoyl , Por el cual pasando por segundo volumen de líquido (el segundo flujo de volumen) es directamente proporcional a la diferencia de presión por unidad de longitud de tubería y el cuarto grado de su radio e inversamente proporcional al coeficiente de viscosidad del fluido. .

dónde P. - el segundo consumo de fluido, m 3 / s;

p 1 - P 2 = Δр. - caída de presión en los extremos del capilar, PA;

R. - Radio del capilar, M;

d. - Diámetro del capilar, m;

ƞ - Coeficiente de viscosidad dinámico, PA / C;

l. - Longitud capilar, m.

Volumen

La distancia entre las moléculas dentro del líquido es muy pequeña. Es menos que los tamaños de las moléculas mismas. Por lo tanto, el líquido es muy difícil de apretar mecánicamente. La presión producida en el líquido encerrada en el recipiente se transmite a cualquier punto sin cambios en todas las direcciones. Tan formulado ley de Pascal . En esta característica de líquidos, se basa el trabajo de los sistemas de frenos, las prensas hidráulicas y otros dispositivos hidráulicos.

El fluido ahorra su volumen si las condiciones externas (presión, temperatura) no cambian. Pero cuando se calienta, el volumen del líquido aumenta, y durante la disminución de enfriamiento. como sea, hay una excepción. Bajo la presión normal y aumenta las temperaturas de 0 a 4, el volumen de agua no aumenta, sino que disminuye.

Ondas de densidad

Exprimir el líquido es muy difícil. Pero cuando se cambia la presión aún es posible. Y en este caso, sus cambios y volumen de densidad. Si la compresión se produce en una sección del fluido, se transmitirá a otras secciones gradualmente. Esto significa que el fluido se extenderá las olas elásticas. Si la densidad cambia débilmente, entonces tenemos una onda de sonido. Y si es lo suficientemente fuerte, entonces surge una onda de choque.

Tensión de líquido de superficie

Observamos el fenómeno de la tensión superficial cada vez que el agua gotea lentamente desde el grifo de agua. Primero vemos una película delgada transparente que se estira bajo el peso del agua. Pero no se rompe, sino que cubre una pequeña cantidad de agua y forma una gota que cae de la grúa. Es creado por las fuerzas de la tensión superficial, que aprieta el agua en una pequeña apariencia de una bola.

¿Cómo surgen estas fuerzas? A diferencia del gas, el líquido llena solo la parte del volumen del recipiente en el que se encuentra. Su superficie es el límite de la sección entre el líquido en sí y el gas (aire o ferry). En todos los lados, la molécula dentro del líquido rodea otras moléculas del mismo líquido. Hay fuerzas de impacto intermolecular. Apenas están equilibrados. La igualdad de estas fuerzas es cero.

Y en las moléculas que están en la capa superficial de líquido, las fuerzas de atracción de las moléculas del mismo fluido solo pueden actuar de un lado. Por otro lado, tienen la fuerza de la atracción de las moléculas de aire. Pero ya que son muy pequeños, se niegan.

Las fuerzas igualmente todas las fuerzas que actúan sobre la molécula en la superficie se dirigen dentro del líquido. Y para no ser atraído en el líquido y permanecer en la superficie, la molécula hace que el trabajo contra esta fuerza. Como resultado, las moléculas de la capa superior reciben un suministro adicional de energía potencial. Cuanto mayor sea la superficie del fluido, mayor será la cantidad de moléculas, y cuanto mayor sea la energía potencial. Pero en la naturaleza, todo está organizado de tal manera que cualquier sistema está tratando de reducir su energía potencial al mínimo. Investigador, hay una fuerza que se esforzará por reducir la superficie libre del fluido. Este poder se llama potencia de tensión superficial .

La tensión de la superficie del líquido es muy grande. Y romperlo requiere un poder bastante significativo. La superficie no perturbada del agua puede sostener fácilmente la moneda, la cuchilla de afeitar o la aguja de acero, aunque estos artículos son mucho más pesados \u200b\u200bque el agua. La fuerza de la gravedad que actúa sobre ellos resulta ser menor para la fuerza de la tensión superficial del agua.

La superficie más pequeña de todos los cuerpos volumétricos geométricos tiene una pelota. Por lo tanto, si solo las fuerzas de la tensión superficial se aplican al líquido, toma la forma de la esfera. Tal forma tiene gotas de agua en la ingravidez. Burbuja O las burbujas líquidas hirviendo también intentan tomar una forma esférica.

Mijo

Los líquidos pueden disolverse entre sí. Esto se llama su capacidad. mijo . Si pone dos fluidos mixtos en un recipiente, entonces, como resultado del movimiento térmico, su molécula se moverá gradualmente sobre la interfaz. Como resultado, se producirá la mezcla. Pero no todos los fluidos pueden ser mezclados. Por ejemplo, el agua y el aceite vegetal nunca se mezclan. Y el agua y el alcohol se mezclan muy fácilmente.

Adhesión

Todos sabemos que los gansos y los patos dejan el agua con seco. ¿Por qué se mojan sus plumas? Resulta que tienen un hierro especial que destaca la grasa, que las aves acuáticas con pico lubrican sus plumas. Y permanecen secos, porque el agua fluye de las gotitas.

Coloque una gota de agua en una placa de poliestireno. Se necesita la forma de una bola dividida. Intentamos poner la misma gota en la placa de vidrio. Veremos que se extiende sobre el vaso. ¿Qué pasa con el agua? La cosa es que las fuerzas de atracción actúan no solo entre las moléculas del líquido en sí, sino también entre las moléculas de diferentes sustancias en la capa superficial. Estas fuerzas son llamadas fuerzas. adhesión (De latín adhasio - pegado).

Se llama la interacción del fluido con cuerpo sólido. mojada . Pero la superficie del cuerpo sólido no siempre está mojando. Si resulta que las moléculas del fluido en sí se sienten atraídas entre sí más fuertes que a una superficie sólida, el líquido se reunirá en la gota. Así es como se comporta agua en una placa de poliestireno. Ella es no se moja Este plato. De la misma manera, las gotitas del rocío de la mañana en las hojas de las plantas no se extienden. Y por la misma razón, el agua fluye con plumas de aves acuáticas cubiertas con grasa.

Y si la atracción de moléculas fluidas a una superficie sólida es más fuerte que las fuerzas de atracción entre las moléculas, el líquido se borra en la superficie. Por lo tanto, nuestra gota en el vaso también se extiende. En este caso, el agua. mojada Superficie de cristal.

Agua del salón en un recipiente de poliestireno. Mirando la superficie del agua, veremos que no es horizontal. En el borde del recipiente, está torcido. Esto está sucediendo, porque las fuerzas de atracción entre las moléculas de agua son mayores que las fuerzas de adherencia (adhesión). Y en el recipiente de vidrio, la superficie del agua del borde está torcida hacia arriba. En este caso, la fuerza de la adhesión es más fuerzas de agua intramoleculares. En amplios vasos, esta curvatura se observa solo en las paredes de los vasos. Y si el recipiente es estrecho, entonces esta curvatura está notablemente en toda la superficie del agua.

El fenómeno de adhesión se usa ampliamente en diversas industrias: pintura, farmacéutica, cosmética, etc. La humectación es necesaria cuando pegue, pintando tejidos, aplicando a la superficie.pinturas, barnices. Y en la construcción de las piscinas de sus paredes, por el contrario, cubierto con un material que no se humedece con agua. Los mismos materiales se utilizan para paraguas, impermeables, zapatos impermeables, toldos.

Proceso de capilar

Uno mas característica interesante líquidos - efecto capilar . Se llama la capacidad de cambiar su nivel en tubos, recipientes estrechos, cuerpos porosos.

Si omite un tubo de vidrio estrecho (capilar) en agua, puede ver cómo se eleva la columna de agua. El ya tubo, mayor será la columna de agua. Si reduce el mismo tubo en un mercurio líquido, la altura de la columna Mercury estará por debajo del nivel de líquido en el recipiente.

El líquido en capilares puede elevarse a través del canal estrecho (capilar) solo si se asiente con sus paredes. Esto sucede en el suelo, la arena, los tubos de vidrio, para los cuales la humedad se está levantando fácilmente. Por la misma razón, la mecha de queroseno en la lámpara de queroseno está impregnada, la toalla absorbe la humedad de las manos húmedas, se producen varios procesos químicos. En las plantas en capilares llegan a las hojas. nutrientes y la humedad. Gracias al efecto capilar, hay una actividad vital de organismos vivos.

Ya sabemos que los fluidos tienen un volumen fijo y tomamos la forma del recipiente en el que son. También sabemos que la densidad de los líquidos es mucho más grande que los gases. En el caso general, la densidad de líquidos es valores similares a las densidades de sólidos. La aplasibilidad de los líquidos es muy pequeña, ya que hay un espacio libre muy libre entre las partículas del líquido.

Caída libremente gota de agua. Su forma esférica se debe a la tensión superficial.

Tenemos que considerar otras otras tres propiedades importantes de los líquidos. Todas estas propiedades se pueden explicar sobre la base de las representaciones de la teoría cinética de los fluidos.

Fluidez y viscosidad.. Al igual que los gases líquidos pueden fluir, y esta propiedad se llama fluidez. La resistencia al flujo se llama viscosidad.. La fluidez y la viscosidad afecta a una serie de factores. Las más importantes de estas son las fuerzas de la atracción entre las moléculas líquidas, así como la forma, la estructura y el peso molecular relativo de estas moléculas. El flujo de fluido que consiste en moléculas grandes es más bajo que el líquido de las moléculas pequeñas. La viscosidad líquida es aproximadamente 100 veces más que los gases.

Tensión superficial. En la molécula, que se encuentra en las profundidades del fluido, las fuerzas de la atracción intermolecular están funcionando de manera uniforme en todos los lados. Sin embargo, en la superficie del fluido, estas fuerzas están desequilibradas, y como resultado de esto, las moléculas de superficie están experimentando el resultado de la fuerza resultante dirigida dentro del líquido. Por lo tanto, la superficie del líquido resulta estar en el estado de tensión, todo el tiempo busca cortar. La tensión superficial del fluido es la fuerza mínima requerida para superar la aspiración de las partículas del líquido dentro y, por lo tanto, mantenga la superficie del fluido de la reducción. La existencia de tensión superficial explica la forma esférica de gotas de caída libremente del líquido.

Difusión. Este es el nombre del proceso mediante el cual la sustancia se redistribuye de una región con una alta concentración o una alta presión a una región con una concentración más pequeña o menos presión. La difusión en líquidos es mucho más lenta que en los gases, ya que las partículas del líquido se envasan mucho más densas que las partículas de gas. Una partícula que se difunde en un líquido se somete a colisiones frecuentes y, por lo tanto, se mueve fuerte. En los gases entre las partículas mucho espacio libre, y pueden redistribuirse mucho más rápido. La difusión se realiza entre los líquidos mutuamente solubles o de mezcla. No se produce entre fluidos fallidos. A diferencia de los líquidos, todos los gases se mezclan entre sí y, por lo tanto, pueden difundirse uno a otro.