Fluiditate. Corpurile lichide și gazoase diferă de corpurile solide din randament. Dacă forțele mici nedistructive acționează asupra corpului solid, atunci își schimbă ușor forma, adică Poziția relativă a părților sale. Dacă, sub acțiunea unei forțe externe arbitrar, organismul este deformată nelimitată până când tangentul intern solicită să devină egal zero., în acest caz, proprietatea este realizată numită fluiditate .

Multe corpuri fizice sunt duale în natură. De exemplu, sticla pe care am considerat-o ca un corp solid fragil, sub acțiunea unei sarcini pe termen lung se poate comporta ca un lichid. Astfel, ferestrele ferestrelor au stat peste 100 de ani la partea inferioară, decât în \u200b\u200bpartea de sus, ca sub acțiunea gravitației, materialul "curge" în jos. Pe de altă parte, un astfel de lichid tipic ca apa cu încărcare rapidă (impact) se comportă ca un corp solid.

Vom încerca să determinăm natura acestei dualități la nivel molecular. Datorită acțiunii forțelor de atracție și repulsie, localizarea moleculelor în spațiu este comandată. Distanța medie caracteristică dintre moleculele de corp lichid și solid este aproximativ aceeași și egală cu "(3¸4) 10-8 cm. Sub acțiunea căldurii, molecula se mișcă (oscilele haotice) în apropierea poziției echilibrului, în creștere cu temperatura amplitudinii oscilației. În corpuri solide, amplitudinea este mult mai mică decât distanța dintre molecule, în lichid - Acestea sunt valorile unei ordini. Prin urmare, fluctuațiile moleculelor efectuate cu amplitudinea aceleiași ordini ca distanța pot duce la faptul că moleculele pot sări de la un loc al celulei la altul. În unele lichide se întâmplă mai des, în altele - mai rar.

Fluiditatea corpului este determinată de timpul caracteristic t r de a găsi molecula în fiecare celulă din momentul introducerii acestuia până la reinstalare într-o altă celulă. Dacă timpul de găsire a moleculei într-o celulă este mult mai mic decât timpul forței, apoi pentru perioada forței moleculei, se poate schimba în mod repetat poziția în spațiu, adică Permiterea puterii în mod continuu și ireversibil a corpului (adică, se comportă ca un fluid). Noi numim un astfel de corp lichid . În caz contrar, avem de-a face cu un corp solid. Cu o creștere a temperaturii fluidității corpului crește.

Pentru Tel gazos caracteristică caracteristică Este o mișcare haotică și o coliziune a moleculelor în spațiu. Prin urmare, gazele nu au doar fluiditate, ci și compresibilitate.

Compresibilitatea lichidelor și a gazelor. Vom aplica puterea DF și vom crește presiunea în volumul V cu valoarea DP (figura 1.2). Mediul solid va fi înspăimântat prin reducerea volumului său cu valoarea DV. Este obținut empiric că legătura dintre schimbarea volumului și presiunea liniară, adică Pentru fiecare lichid și gaz, puteți introduce o constantă, numită coeficientul de expansiune voluminos (la o temperatură constantă):

. (1.3.1)

Coeficientul de compresie a volumului are dimensiune (PA) -1. Semnul minus este introdus pentru a reflecta reducerea volumului sub acțiunea compresiei, dar pentru calcule practice este convenabil să o aibă pozitiv.

Modulul de elasticitate a volumului E V se numește valoarea inversă B V:

. (1.3.2)

Ambele valori depind de temperatura și tipul de fluid. Modul de elasticitate volumetrică pentru apă la t \u003d 293 ° K este egal cu E V \u003d 2 × 10 9 PA "20.000 kgf / cm2.

Exemplu. Dacă în plus față de apă în plus față de presiunea atmosferică (p și \u003d 101325 PA sau 1,033 kgf / cm2), aceeași presiune va acționa în plus, atunci volumul de apă va scădea cu aproximativ 1/20000, adică Aproape acest lucru este imposibil de observat. În consecință, apa și alte lichide pot fi considerate incompresibil și fac constanta densității (r \u003d const), independentă de presiune.

Pentru gaz, este posibilă utilizarea eficientă a modelului gazului ideal caracterizat prin ecuația Klapairone. - Mendeleev.

sau , (1.3.3)

În cazul în care R este o constantă specifică de gaz, independentă de densitate și temperatură, dar diferită în funcție de natura gazului (de exemplu, pentru AIR R \u003d 287J / KGK). Cu ajutorul ecuației (1.5.3), puteți găsi densitatea aerului la presiune atmosferică și temperatura ambiantă de 20 ° C:

.

Din această lege, legea fierului - Mariotta, stabilind o conexiune izotermică între presiune și densitate:

pentru o anumită cantitate de gaz la o temperatură constantă.

Pentru procesul adiabatic (atunci când nu există schimb de căldură între gazul alocat și mediul), următoarea dependență este caracteristică:

, (1.3.5)

unde - gaze permanente adiabatice; Cu V. - Capacitatea de căldură a gazului la un volum constant; cu R. - La fel la presiune constantă.

Diferența de mecanică lichidă din mecanica gazelor. În ciuda faptului că proprietatea de fluiditate este principala în studiul lichidelor și gazului, însă, în unele cazuri, este necesar să se distingă fluidele de gaze.

· Principala diferență este că gazul este ușor comprimat și în ea viteza de propagare a sunetului (și, prin urmare, toate perturbațiile mecanice) sunt semnificativ mai mici decât în \u200b\u200blichid. Această caracteristică a gazului trebuie luată în considerare atunci când viteza de mișcare (sau viteza de conducere este solidă) devine proporțională la viteza sunetului sau depășește.

· Spre deosebire de gaz, lichidul are o suprafață limită între ea și gazul său înconjurător, numit o suprafață liberă. În domeniul gravitației, suprafața liberă a fluidului are un profil orizontal. În condiții de greutate, datorită tensiunii suprafeței, suprafața liberă a sfericului. Această proprietate a fluidului, precum și comprimabilitatea sa mică se datorează interacțiunii constante a moleculelor adiacente. În gaz, moleculele interacționează unul cu celălalt numai în momentul coliziunii, de cele mai multe ori se mișcă liber în spațiu, prin urmare, datorită mișcării haotice a mișcării, gazul caută uniform pentru a găzdui întreaga parte închisă a spatiul. Dacă spațiul nu este închis, volumul gazului poate crește pe o perioadă nedeterminată.

· Gaza poate reduce la reducerea presiunii și creșterea temperaturii, iar proprietățile gazului se vor schimba continuu. În fluid, presiunea poate scădea la o anumită valoare sub care începe formarea în interiorul bulelor de gaz, iar tranzițiile de fază începe, ceea ce schimbă calitativ proprietățile fluidului. Același lucru poate apărea la fel când poate apărea temperatura fluidului.

Vâscozitate și gaze lichide. Proprietățile reologice ale lichidelor. Viscozitatea se numește proprietatea fluidului, care constă în apariția forțelor interne care împiedică deformarea sa, adică. Schimbați poziția relativă a părților sale. Luați în considerare evenimentul privat al teoriei moleculare-kinetice a gazului perfect - un flux simplu de schimbare (figura 1.3).

Fig.1.3. Sublinii vâscoase în lichide și gaze

Platforma elementară a suprafeței care separă straturile 1 și 2 se deplasează împreună cu lichidul. Cu acest strat de lichid 1 diapozitive într-un strat 2 la o viteză relativă. Moleculele de gaz sunt implicate în mișcările a două tipuri:

· Comandat (longitudinal) cu o viteză U x sau u x + d U x în funcție de stratul pe care îl sunt;

· Mișcarea termică haotică, dezordonată (inclusiv transversală), a cărei viteză este de obicei două ordine de mărime mai mare decât viteza mișcării ordonate.

Viscozitatea gazului se datorează transferului de molecule cu mișcarea lor termică prin zona elementară a DXDU, situată în plan, care separă două straturi având diferite viteze longitudinale U X și UX + DU X, cantitatea de mișcare datorată la diferența dintre vitele DU X ale acestor straturi. Moleculele se mișcă aleatoriu haotic, în timp ce ies dintr-un strat la altul, traversând DHD-ul. Moleculele având o viteză ordonată U x, intrați într-un strat 2 și încetini mișcarea și același număr de molecule care se încadrează în strat 1 de la stratul 2, accelerează stratul 1.

Introducerea unui mediu solid (adică, excluzând structura moleculară a substanței), se crede că există o tensiune tangentă pe locul DHD, compensând transferul cantității de mișcare datorită mișcării termice a moleculelor. Conform teoriei moleculare-kinetice a tangentului

(1.3.6)

unde H este coeficientul dinamic de vâscozitate , sau pur și simplu vâscozitatea dinamică a gazului. Aceasta este o caracteristică hidrodinamică, determinată de proprietățile fizice ale fluidului. Semnul de tensiune este ca și cum "încearcă să" reducă diferența de viteze ale straturilor. Cu creșterea temperaturii, creșterea mișcării haotice a moleculelor, ceea ce duce la o creștere a numărului de molecule care traversează platforma DXDU pe unitate; Prin urmare, cantitatea de mișcare a unui strat în celelalte creșteri și, respectiv, tensiunea tangentă P ZX. Conform (1.3.6), aceasta înseamnă că, cu creșterea temperaturii, coeficientul dinamic de vâscozitate a gazului crește.

În lichid, cauza principală a efectului unui strat la altul (adică transferul cantității de mișcare) este interacțiunea moleculelor situate de-a lungul diferitelor laturi ale limitei dintre straturi și nu transferul de molecule prin această limită. După cum sa menționat deja, teoria moleculară-kinetică a fluidului este încă subdezvoltată, prin urmare mecanismul de vâscozitate în fluid este mult mai rău decât în \u200b\u200bgaze. Se consideră, de obicei, că în lichide sunt formate continuu și distruse cu diapozitive relative ale straturilor de structuri quasicristaline, iar forțele necesare pentru distrugerea lor sunt cauzate de vâscozitate. Bineînțeles, cu o creștere a temperaturii moleculei de fluid devine mai mobilă și distrugerea structurilor apare cu valori mai mici ale forțelor de schimbare. Astfel, coeficientul dinamic de vâscozitate al fluidului cu creșterea temperaturii (spre deosebire de gaze - vezi mai sus).

În ciuda mecanismului molecular diferit al apariției tensiunilor în lichide și în gaze, în ambele medii, tensiunile tangente sunt asociate cu variabilitatea câmpului de viteze al aceluiași

podul (1.3.6), numit legea lui Newton pentru stresul viscos.Spre deosebire de legea de frecare uscată, tensiunea tangentă de forfecare în lichide și gaze nu depinde de tensiunea normală.

Conform definiției (1.3.6), coeficientul de vâscozitate dinamic H are următoarea unitate de măsură:

.

Dimensiunea H este exprimată prin dimensiunea tensiunii PA și a timpului cu. Uneori ca unitate H, R / cm × C, care se numește puAv (în onoarea medicului francez A. Poiseil, care a îndeplinit studiile fundamentale ale mișcării unui fluid vâscos) și este indicat de P:

PA × C \u003d 10 × p.

Dependența (1.3.6) caracterizează transferul fluxului fluxului mișcării stratului fluid, care este proporțională cu viteza U x și densitatea fluidului R. Având în vedere acest lucru, legea lui Newton este recomandabilă să se supună formularului

,

. (1.3.7)

Această valoare are dimensiuni

.

Având în vedere faptul că dimensiunea n este formată numai din metri și secunde (și nu include dimensiunea masei), se numește această amploare coeficientul de vâscozitate cinematică(sau vâscozitatea cinematică). Dimensiunea CM 2 / C se numește Stokes (în onoarea hidromecanicii engleze J. Stokes, care a formulat ecuatii diferentiale Mișcarea unui fluid vâscos) și este notată de ST:

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

În concluzie, observăm că în gaze și vâscozitate (caracterizarea transferului cantității de mișcare) și difuzia moleculară (caracterizarea transferului de gaz străin) se datorează mișcării haotice termice a moleculelor. Prin urmare, vâscozitatea n are un ordin de mărime cu un coeficient de difuzie moleculară în legea FIC. În fluide, vâscozitatea (și asociată cu transferul cantității de mișcare) se datorează distrugerii legăturilor intermoleculare și difuziei - mișcării termice a moleculelor, adică Aceste fenomene au o natură fizică diferită. Ca urmare a acestui fapt, coeficientul de difuzie din lichid este de sute de ori mai puțin coeficient de vâscozitate N. în tabelul. 1.1 prezintă valorile H, R, N pentru unele lichide și gaze.

Tabelul 1.1.

Valori H, R, N pentru unele lichide și gaze

Din valorile de mai sus ale coeficienților de vâscozitate, rezultă că vâscozitatea apei scade cu creșterea temperaturii de la 0 la 100 ° până la șapte ori, iar vâscozitatea aerului crește cu creșterea temperaturii de la 20 la 50 ° C cu 25% .

Pentru așezările din practica ingineriei, acestea utilizează valoarea estimată a coeficientului de vâscozitate cinematică a apei n \u003d 0,01 cm2 / s \u003d 0,01 art. Lichidele pentru care relația este valabilă (1.3.6) se numesc Newtonian.

Cu toate acestea, există multe lichide pentru care legea lui Newton nu este executată. Știința caracterului dependenței este numită reologie (greacă, reo - flux, logo-doctrină). Dacă depuneți o dependență (1.3.6) ca grafic (Fig.1.4), atunci va avea un fel de linie dreaptă 1.

Cu un studiu experimental al unor lichide, poate exista o formă de curbă 2. astfel de lichide care rezistă la mici (P ZX< ) сдвигающим напряжениям, как твердое тело, а при (p zx > ) să se comporte ca organisme lichide, numite lichide Bingama - Swedov.

Fluidul, comportamentul căruia este descris de curbele 3, 4, se numește fluide de ostelald - WEYL. Dacă respectă dependențele 3, atunci ele sunt numite pseudoplastice și dacă urmează 4 dependențe dilatate. Mișcarea mecanică a acestor lichide (acestea sunt rășini, produse petroliere, soluții de polimeri etc.) este foarte complexă.

Lichidul se numește o substanță care se află într-o stare agregată, care este intermediară între solid și gazos. În același timp, starea sa, ca în cazul corpurilor solide, este condensată, adică presupune relația dintre particule (atomi, molecule, ioni). Lichidul are proprietăți care o deosebesc radical de substanțele care se află în alte stări agregate. Principalul lucru este capacitatea de a schimba în mod repetat formularul sub influența solicitărilor mecanice fără pierderea volumului. Astăzi vom afla ce proprietăți sunt lichide și că ele se reprezintă de fapt.

caracteristici generale

Gazul nu păstrează volumul și forma, solidul conservă ambele, iar lichidul este doar volumul. Acesta este motivul pentru care statul agregat lichid este considerat intermediar. Suprafața lichidului reprezintă similitudinea membranei elastice și determină forma sa. Moleculele unor astfel de corpuri, pe de o parte, nu au o anumită poziție, iar pe cealaltă - nu pot primi o libertate completă de mișcare. Ele pot fi colectate în picături și curg sub propria lor suprafață. Există o atracție între moleculele fluide care sunt suficiente pentru a le ține la o distanță apropiată.

Substanța se află într-o stare lichidă la un anumit interval de temperatură. Dacă temperatura scade sub ea, trecerea la o formă solidă (cristalizare) și dacă se ridică mai sus - în gaze (evaporare). Limitele acestui interval pentru același lichid pot varia în funcție de presiune. De exemplu, în munți, în cazul în care presiunea este semnificativ mai mică decât pe câmpie, apa se fierbe la o temperatură mai scăzută.

De obicei, lichidul are o singură modificare, deci este atât o stare agregată, cât și faza termodinamică. Toate fluidele sunt împărțite în substanțe și amestecuri pure. Unele dintre aceste amestecuri determină în viața umană: sânge, apă de mare si altii.

Luați în considerare proprietățile de bază ale lichidelor.

Fluiditate

Din alte substanțe, lichidul este diferit, în primul rând, fluiditatea. Dacă există o forță externă, în direcția aplicației sale există un flux de particule. Astfel, când este expus forțelor externe dezechilibrate, fluidul nu este capabil să conserve forma și locația relativă a particulelor. Din același motiv, este nevoie de forma navei în care se încadrează. Spre deosebire de corpurile din plastic solid, fluidele nu au o forță de randament, adică curg cu cea mai mică ieșire din starea de echilibru.

Salvarea volumului

Una dintre proprietățile fizice caracteristice ale lichidelor este capacitatea de a păstra volumul în expunerea mecanică. Ele sunt extrem de dificil de comprimat din cauza densității ridicate a moleculelor. Conform legii Pascal, presiunea produsă pe lichidul încheiat în navă este schimbată în fiecare punct de volum. Împreună cu compresibilitatea minimă, această caracteristică este utilizată pe scară largă în hidraulică. Majoritatea lichidelor în timpul încălzirii crește volumul și când se răcește, scade.

Viscozitate

Printre principalele proprietăți ale lichidelor, ca în cazul gazelor, este demn de remarcat vâscozitatea. Viscozitatea se numește capacitatea particulelor de a rezista mișcării reciproce, adică fricțiune internă. La mutarea straturilor adiacente ale fluidului reciproc, există o coliziune inevitabilă a moleculelor, iar forțele apar că apare mișcarea ordonată. Energia cinetică a unei mișcări ordonate este convertită la energie termală mișcare haotică. Dacă lichidul plasat în vas este mișcat și apoi lăsați singur, se va opri treptat, dar temperatura sa va crește.

Suprafață și tensiune de suprafață

Dacă vă uitați la o picătură de apă, care se află pe o suprafață plană, atunci puteți vedea că este rotunjită. Efectuate de aceste proprietăți ale lichidelor ca formarea unei suprafețe libere și a tensiunii suprafeței. Abilitatea fluidelor de a păstra volumul determină formarea unei suprafețe libere, care nu este diferită ca suprafața separării fazei: lichid și gazos. În contact cu aceste faze de aceeași substanță, se ridică forțele menite să reducă zona planului secțiunii. Ele sunt numite tensiune superficială. Frontiera partiției de fază este o membrană elastică, care se străduiește pentru înăsprire.

Tensiunea superficială este, de asemenea, explicată prin atragerea moleculelor fluide unul cu celălalt. Fiecare moleculă încearcă să se "înconjoară" cu alte molecule și să părăsească granița secțiunii. Din acest motiv, suprafața este redusă rapid. Acest lucru explică faptul că bulele și bulele de săpun s-au format când fierberea încearcă să ia o formă sferică. Dacă numai puterea tensiunii suprafeței trebuie să fie operată pe lichid, va lua cu siguranță o astfel de formă.

Obiectele mici ale căror densitate depășește densitatea lichidului, pot rămâne pe suprafața sa datorită faptului că forța care împiedică o creștere a suprafeței este mai mare decât forța gravitației.

Evaporarea și condensarea

Evaporarea se numește o tranziție treptată a unei substanțe de la stare lichida în gaze. În procesul de mișcare termică, o parte din molecule părăsesc lichidul, trecând prin suprafață și sunt convertite în abur. În paralel cu aceasta, cealaltă parte a moleculelor, dimpotrivă, trece de la vapori în lichid. Când numărul compușilor care au lăsat lichidul depășește numărul de compuși care au venit la acesta, procesul de evaporare are loc.

Condensarea se numește procesul, evaporarea inversă. În timpul condensului, lichidul primește mai multe molecule de abur decât dă.

Ambele procese descrise sunt nequilibrium și pot continua până când se stabilește echilibrul local. În același timp, lichidul se poate evapora complet sau poate intra în echilibru.

Fierbere

Fierberea se numește procesul de transformări interne de fluid. Când temperatura este ridicată la un anumit indicator, presiunea perechii depășește presiunea din interiorul substanței, iar bulele încep să se formeze în ea. În condițiile atracției pământești, se pop.

Umectare

Umerea se numește fenomen care apare atunci când contactul lichid cu un solid în prezența aburului. Astfel, se produce la granița secțiunii celor trei faze. Acest fenomen caracterizează "lipirea" unei substanțe lichide la solid și răspândirea pe suprafața solidului. Există trei tipuri de umectare: limitată, completă și non-aripă.

Amestecarea

Caracterizează capacitatea fluidelor de a se dizolva reciproc. Un exemplu de lichide mixte poate fi jucat de apă și alcool și apă și ulei nereușit.

Difuzie

Când cele două lichide mixte sunt într-un vas, datorită mișcării termice a moleculei începe să depășească interfața, iar lichidele sunt amestecate treptat. Acest proces se numește difuzie. Poate apărea în substanțe care se află în alte state agregate.

Supraîncălzire și supercooling

Printre proprietățile fascinante ale fluidelor trebuie remarcat supraîncălzirea și supercooling-ul. Aceste procese formează adesea baza focalizării chimice. Cu încălzire uniformă, fără diferențe puternice de temperatură și efecte mecanice, lichidul poate încălzi punctul de fierbere, nu-l tastați. Acest proces a fost numit supraîncălzire. Dacă există un obiect în lichid supraîncălzit, acesta va fi scriitor instantaneu.

În mod similar, apare supercooling-ul lichidului, adică răcirea la temperatura sub punctul de îngheț, ocolind înghețarea în sine. Cu o lovitură ușoară, lichidul ipocalat cristalizează instantaneu și se transformă în gheață.

Valuri pe suprafață

Dacă rupeți echilibrul suprafeței lichidului, atunci, sub acțiunea forțelor returnate, se va întoarce la echilibru. Această mișcare nu se limitează la un ciclu, ci se transformă în oscilații și se aplică și alte secțiuni. Astfel încât valurile sunt obținute, care pot fi observate pe suprafața oricărui lichid.

Când puterea gravitației este avantajoasă ca o forță de întoarcere, valurile sunt numite gravitaționale. Ele pot fi văzute pe apă peste tot. Dacă forța de retur se formează în principal din rezistența tensiunii suprafeței, atunci valurile sunt numite capilare. Acum știi ce proprietate a lichidelor provoacă un familiar cu entuziasmul tuturor.

Valuri de densitate

Lichidul este extrem de stoarse, cu toate acestea, cu o schimbare a temperaturii, volumul și densitatea acestuia se schimbă încă. Nu se întâmplă instantaneu: Când se comprimă o secțiune, alții sunt comprimați cu întârziere. Astfel, în interiorul lichidului, se aplică valuri elastice, care au primit numele valului de densitate. Dacă, pe măsură ce valul se propagă, densitatea se schimbă slab, atunci acesta numește sunetul și dacă este suficient de puternic - șoc.

Ne-am întâlnit cu proprietățile comune ale lichidelor. Toate caracteristicile majore depind de tipul și compoziția lichidelor.

Clasificare

Având în vedere proprietățile fizice de bază ale lichidelor, să aflăm cum sunt clasificate. Structura și proprietățile substanțelor lichide depind de individualitatea particulelor incluse în compoziția lor, precum și natura și adâncimea interacțiunii dintre ele. Pe baza acestui lucru, alocați:

1. Fluide atomice. Constau din atomi sau molecule sferice care sunt interconectate de forțele centrale Van der Wales. Un exemplu luminos este argon lichid și metan lichid.
2. Lichide constând din molecule de diatomie cu aceiași atomi ale căror ioni sunt legați de forțele Coulomb. De exemplu, puteți apela: hidrogen lichid, sodiu lichid și mercur lichid.
3. Fluidele care constau din molecule polare asociate cu interacțiunea dipol-dipol, de exemplu, bromomarode lichide.
4. Fluide asociate. Au legături de hidrogen (apă, glicerină).
5. Fluide care constau din molecule mari. Pentru acesta din urmă, gradele interne de libertate joacă un rol important.

Substanțele primelor două grupuri (mai puțin adesea trei) sunt numite simple. Ei sunt învățați mai bine decât oricine altcineva. Printre lichidele dificile, cea mai studiată apă. Această clasificare nu include cristale lichide și fluide cuantice, deoarece sunt cazuri speciale și sunt considerate separat.

Din punctul de vedere al proprietăților hidrodinamice, fluidele sunt împărțite în Newtonian și Negeton. Curentul este subordonat legii lui Newton. Aceasta înseamnă că stresul lor tangent depinde liniar de gradientul de viteză. Coeficientul de proporționalitate dintre valorile specificate se numește vâscozitate. În lichidele Negeton, vâscozitatea fluctuează în funcție de gradientul vitezei.

Studiu

Studiul mișcării și echilibrului mecanic al lichidelor și gazelor, precum și interacțiunea acestora, inclusiv cu corpuri solide, este angajat într-o astfel de secțiune a mecanicii ca element hidraulic. Se numește, de asemenea, hidrodinamică.

Fluidele nemembre sunt studiate în subsecțiunea hidromeromecanicii, numită pur și simplu hidromecanică. Deoarece compresibilitatea lichidelor este foarte mică, în multe cazuri este pur și simplu neglijată. Fluidele compresibile studiază dinamica gazelor.

Hidromecanica este suplimentară subdivizată în hidrostatică și hidrodinamică (într-un sens îngust). În primul caz, este studiat echilibrul fluidelor incompresibile, iar în al doilea - mișcarea lor.

Hidrodinamica magnetică este implicată în studiul lichidelor conductive magnetice și electrice, iar hidraulica este angajată în sarcini aplicate.

Principala lege a hidrostaticii este legea lui Pascal. Mișcarea lichidelor ideale incompresibile este descrisă de ecuația Euler. Pentru fluxul lor staționar, legea Bernoulli este efectuată. O formula Torrichell descrie scurgerea substanțelor lichide din găuri. Mișcarea lichidelor vâscoase respectă ecuația Navier-Stokes, care, printre altele, poate lua în considerare și comprimabilitatea.

Valurile elastice și fluctuațiile lichidei (totuși, în alte medii), astfel de știință sunt studiate ca acustică. Hidraaciența - subsecțiunea, care este dedicată studiului de sunet într-un mediu acvatic pentru a rezolva problemele subacvatice, a locației și a altor lucruri.

In cele din urma

Astăzi ne-am întâlnit cu proprietățile fizice comune ale lichidelor. De asemenea, am aflat că, în general, există astfel de substanțe și cum sunt clasificate. Cu privire la proprietăți chimice Lichide, apoi depind direct de compoziția sa. Prin urmare, ele sunt considerate separat pentru fiecare substanță. Ceea ce este o proprietate fluidă este importantă și ceea ce nu este - este dificil de răspuns. Totul depinde de această problemă, în contextul căruia este luată în considerare acest lichid.

Lichidul este starea agregată a substanței care ocupă o poziție intermediară între stările sale solide și gazoase.

Cea mai obișnuită fluidă de pe pământ este apa. Starea sa solidă - gheață și gaze - abur.

În lichide, moleculele sunt situate aproape aproape unul de celălalt. Ei posedă mai multă libertate decât moleculele solide, deși nu se pot mișca complet liber. Atracția dintre ele, deși mai slabă decât în \u200b\u200bcorpuri solide, dar este încă suficient ca moleculele să se păstreze aproape unul de celălalt. Fiecare moleculă lichidă poate fluctua aproape de un fel de centru de echilibru. Dar, sub acțiunea forței exterioare, moleculele pot sări pe locul liber în direcția forței aplicate. Acest lucru este explicat fluxul fluidului .

Fluiditate

Principala proprietate fizică a fluidului - fluiditate . Când forța exterioară este aplicată la lichid, fluxul de particule apare în ea, direcția care coincide cu direcția acestei forțe. Înclinând ceainicul cu apă, vom vedea cum apa curge din nas sub acțiunea gravitației. În mod similar, apa curge din udare, când am apăsat plantele din grădină. Observăm un astfel de fenomen în cascade.

Datorită fluidității, fluidul este capabil să schimbe forma într-un timp mic sub acțiunea unei forțe mici. Toate fluidele pot vărsa jeturi, spray cu picături. Ele sunt ușor de turnat un vas la altul. În același timp, ei nu păstrați formularul și ia forma navei în care există. Această proprietate a fluidului este utilizată, de exemplu, la turnarea pieselor metalice. Metalul lichid topit este îmbuteliat sub forma unei configurații specifice. Răcit, se transformă într-un corp solid care salvează această configurație.

Fluiditatea crește cu creșterea temperaturii fluidelor și scăderi atunci când scade. Acest lucru se explică prin faptul că, cu creșterea temperaturii, distanța dintre particulele lichidului crește și ele și devin mai mobile. Depinde de fluiditatea și de structura moleculelor. Cu cât este mai complicată forma lor, fluidul inferior are un fluid.

Viscozitate

Diferitele lichide au fluiditate diferită. Deci, apa din sticla curge mai repede decat ulei vegetal. Mierea de la un pahar se toarnă mai lentă decât laptele. Aceste lichide acționează aceeași gravitate. Deci, de ce cifra lor de afaceri diferă? Lucrul este că ei posedă diferite viscozitate . Cu cât este mai mare vâscozitatea fluidului, cu atât mai puțină fluiditate.

Ce este vâscozitatea și care este natura sa? Viscozitatea este, de asemenea, numită frecare internă . Aceasta este capacitatea lichidului de a rezista mișcării diferitelor straturi de fluid relativ între ele. Moleculele situate într-unul din straturi și întâlnite între ele în timpul mișcării de căldură se confruntă, de asemenea, cu molecule de straturi vecine. Există forțe care încetinesc mișcarea lor. Acestea sunt îndreptate spre partea opusă mișcării stratului în cauză.

Viscozitatea este o caracteristică importantă a lichidelor. Ea este luată în considerare în diverse procese tehnologice, de exemplu, atunci când conductele trebuie să pompeze lichidul.

Viscozitatea fluidului este măsurată utilizând dispozitivul numit viscozimetru. Cea mai simplă este luată în considerare viscozimetrul capilarului. Principiul acțiunii sale nu este complicat. Timpul este calculat pentru care volumul specificat al lichidului curge printr-un tub subțire (capilar) sub influența diferenței de presiune la capetele sale. Deoarece sunt cunoscute diametrul și lungimea capilarului, diferența de presiune este cunoscută, atunci calculele pot fi făcute pe bază legea POZOYL. , Prin care trecerea pe al doilea volum de lichid (cel de-al doilea flux de volum) este direct proporțional cu diferența de presiune pe unitate de lungime a țevii și de gradul al patrulea al razei sale și invers proporțional cu coeficientul de vâscozitate fluid .

unde Q. - al doilea consum de fluid, m 3 / s;

p 1 - P 2 = Δr. - picătură de presiune la capetele capilarului, PA;

R. - raza capilară, M;

d. - diametrul capilarului, M;

ƞ - coeficientul dinamic de vâscozitate, PA / C;

l. - Lungimea capilară, m.

Volum

Distanța dintre molecule din interiorul lichidului este foarte mică. Este mai mică decât dimensiunile moleculelor în sine. Prin urmare, lichidul este foarte greu de stoarce mecanic. Presiunea produsă pe lichidul închisă în vas este transmisă în orice punct fără modificări în toate direcțiile. Astfel formulate legea Pascalului . Pe această caracteristică a lichidelor, se bazează activitatea sistemelor de frânare, prese hidraulice și alte dispozitive hidraulice.

Fluidul salvează volumul său dacă condițiile externe (presiune, temperatură) nu se schimbă. Dar când este încălzit, volumul lichidului crește și în timpul scăderii răcirii. Cu toate acestea, există o excepție. Sub presiune normală și crește temperaturile de la 0 la 4, volumul de apă nu crește, dar scade.

Valuri de densitate

Strângeți lichidul este foarte dificil. Dar când se schimbă presiunea este încă posibilă. Și în acest caz, modificările și volumul densității sale. Dacă comprimarea apare într-o singură secțiune a fluidului, acesta va fi transmis treptat la alte secțiuni. Aceasta înseamnă că fluidul va răspândi valuri elastice. Dacă densitatea se schimbă slab, atunci obținem un val de sunet. Și dacă este suficient de puternic, apare un val de șoc.

Tensiune lichidă de suprafață

Observăm fenomenul tensiunii de suprafață de fiecare dată când apa se scurge încet din robinetul de apă. Mai întâi vedem un film transparent subțire care este întins sub greutatea apei. Dar nu se rupe, ci acoperă o cantitate mică de apă și formează o picătură care cădea de la macara. Acesta este creat de forțele tensiunii de suprafață, care strânge apa într-o mică aparență a unei minge.

Cum apar aceste forțe? Spre deosebire de gaz, lichidul umple numai o parte din volumul vasului în care este localizat. Suprafața sa este limita secțiunii dintre fluidul însuși și gazul (aerul sau feribotul). Pe toate părțile, molecula din interiorul lichidului înconjoară alte molecule ale aceluiași fluid. Există forțe de impact intermolecular. Ele sunt abia echilibrate. Egalitatea acestor forțe este zero.

Și pe moleculele care se află în stratul de suprafață de fluid, forțele de atracție din moleculele aceluiași fluid pot acționa numai pe o parte. Pe de altă parte, au puterea de atracție a moleculelor de aer. Dar, deoarece sunt foarte mici, neglijează.

În egală măsură, forțele care acționează asupra moleculei de pe suprafață sunt îndreptate în interiorul lichidului. Și pentru a nu fi tras în lichid și să rămână la suprafață, molecula face muncă împotriva acestei forțe. Ca urmare, moleculele superioare ale stratului primesc o aprovizionare suplimentară de energie potențială. Cu cât suprafața fluidului este mai mare, cu atât este mai mare cantitatea de molecule și cu atât este mai mare energia potențială. Dar, în natură, totul este aranjat astfel încât orice sistem să încerce să-și reducă energia potențială la minimum. Investigator, există o forță care se va strădui să reducă suprafața liberă a fluidului. Această putere este numită puterea tensiunii suprafeței .

Tensiunea suprafeței lichide este foarte mare. Și să o spargă necesită o putere destul de semnificativă. Suprafața neperturbată a apei poate menține cu ușurință moneda, lama de ras sau acul de oțel, deși aceste elemente sunt mult mai grele decât apa. Puterea gravitației care acționează asupra lor se dovedește a fi mai puțin pentru rezistența tensiunii de suprafață a apei.

Cea mai mică suprafață a tuturor corpurilor volumetrice geometrice are o minge. Prin urmare, dacă numai forțele tensiunii suprafeței se aplică lichidului, acesta ia forma sferei. O astfel de formă are picături de apă în greutate. Bubble. Sau bulele lichide fierbinți încearcă, de asemenea, să ia o formă sferică.

Amestecarea

Lichidele pot fi dizolvate unul în celălalt. Această abilitate este numită amestecarea . Dacă puneți două fluide mixte într-un vas, atunci ca rezultat al mișcării termice, molecula lor se va deplasa treptat peste interfață. Ca rezultat, se va produce amestecarea. Dar nu toate fluidele pot fi amestecate. De exemplu, uleiul de apă și vegetal nu sunt niciodată amestecate. Și apa și alcoolul se amestecă foarte ușor.

Adeziune

Știm cu toții că gâștele și rațele părăsesc apa cu uscat. De ce sunt pene umede? Se pare că au un fier special care evidențiază grăsimea, pe care Waterfowl cu ciocul lubrifiază pene. Și rămân uscate, deoarece apa curge de la picături.

Să punem o picătură de apă pe o placă de polistiren. Este nevoie de forma unei minge split. Încercăm să punem aceeași picătură pe placa de sticlă. Vom vedea că se răspândește pe pahar. Ce se întâmplă cu apa? Lucrul este că forțele de atracție acționează nu numai între moleculele fluidului însuși, ci și între moleculele de diferite substanțe din stratul de suprafață. Aceste forțe sunt numite forțe adeziune (din latină adhaio. - lipirea).

Interacțiunea de lichid cu corpul solid este numită umectare . Dar suprafața corpului solid nu este întotdeauna umectată. Dacă se dovedește că moleculele fluidului însuși sunt atrase unul de celălalt mai puternic decât la o suprafață solidă, lichidul se va aduna în picătură. Așa se comportă apa pe o placă de polistiren. Ea este nu este umed Această placă. În același mod, picăturile de dimineață de dimineață pe frunzele plantelor nu sunt răspândite. Și din același motiv, apa curge cu pene de apă acoperite cu grăsime.

Și dacă atragerea moleculelor fluide la o suprafață solidă este mai puternică decât forțele de atracție dintre molecule în sine, lichidul este încețoșat pe suprafață. Prin urmare, picăturile noastre pe sticlă se răspândesc de asemenea. În acest caz, apă umectare Suprafața de sticlă.

Apă apă într-un vas de polistiren. Privind la suprafața apei, vom vedea că nu este orizontală. La marginea vasului, este răsucite în jos. Acest lucru se întâmplă, deoarece forțele de atracție între moleculele de apă sunt mai mari decât forțele de aderență (aderența). Și în vasul de sticlă, suprafața de apă a marginii este răsucite în sus. În acest caz, rezistența aderenței este forțele de apă mai intramoleculară. La navele largi, această curbură este observată numai la pereții vaselor. Și dacă vasul este îngust, atunci această curbură este considerabil peste suprafața apei.

Fenomenul de aderență este utilizat pe scară largă în diverse industrii - vopsea, farmaceutică, cosmetică etc. Umezarea este necesară atunci când lipirea țesuturilor de pictura, aplicând la suprafațăvopsele, lacuri. Și în construcția bazinelor pereților lor, dimpotrivă, acoperită cu un material care nu este umed cu apă. Aceleași materiale sunt folosite pentru umbrele, impermeabile, pantofi impermeabili, copertine.

Capilaritate

Încă una funcție interesantă Lichide - efect capilar . Este așa-numita capacitatea sa de a-și schimba nivelul în tuburi, recipiente înguste, corpuri poroase.

Dacă omiteți un tub de sticlă îngust (capilar) în apă, atunci puteți vedea modul în care coloana de apă se ridică în ea. Tubul deja, cu atât coloana de apă este mai mare. Dacă coborâți același tub într-un mercur lichid, înălțimea coloanei de mercur va fi sub nivelul fluidului din vas.

Lichidul în capilare se poate ridica prin canalul îngust (capilar) numai dacă își îmbrățișează pereții. Acest lucru se întâmplă în pământ, nisip, tuburi de sticlă, pentru care umiditatea este ușor de ridicat. Din același motiv, Kerosen Wick în lampa de kerosen este impregnată, prosopul absoarbe umezeala din mâinile umede, apar diferite procese chimice. În plantele din capilare vin la frunze nutrienți și umiditate. Datorită efectului capilar, există o activitate vitală a organismelor vii.

Știm deja că fluidele au un volum fix și iau forma navei în care sunt. De asemenea, știm că densitatea lichidelor este mult mai mare decât gazele. În cazul general, densitatea lichidelor este valori similare cu densitățile de solide. Schimbarea lichidelor este foarte mică, deoarece există un spațiu liber foarte liber între particulele lichidului.

Picătură liberă de apă. Forma sa sferică se datorează tensiunii suprafeței.

Trebuie să luăm în considerare alte trei proprietăți importante ale lichidelor. Toate aceste proprietăți pot fi explicate pe baza reprezentărilor teoriei cinetice a fluidelor.

Fluiditatea și viscozitatea. Ca gazele lichide pot curge, iar această proprietate se numește fluiditate. Rezistența la flux se numește vâscozitate. Fluiditatea și viscozitatea afectează un număr de factori. Cele mai importante dintre acestea sunt forțele de atracție între moleculele lichide, precum și forma, structura și greutatea moleculară relativă a acestor molecule. Fluxul de fluid constând din molecule mari este mai mic decât lichidul de la molecule mici. Viscozitatea lichidă este de aproximativ 100 de ori mai mare decât gaze.

Tensiune de suprafata. Pe moleculă, care este în adâncurile fluidului, forțele atracției intermoleculare funcționează uniform pe toate laturile. Cu toate acestea, pe suprafața fluidului, aceste forțe sunt dezechilibrate și, ca urmare a acestui fapt, moleculele de suprafață se confruntă cu rezultatul forței rezultate direcționate în interiorul lichidului. Prin urmare, suprafața fluidului se dovedește a fi în starea de tensiune, tot timpul încearcă să taie. Tensiunea superficială a fluidului este forța minimă necesară pentru a depăși aspirația particulelor lichidului în interior și, prin urmare, menținerea suprafeței fluidului de la reducere. Existența tensiunii superficiale explică forma sferică a picăturilor care se încadrează liber ale lichidului.

Difuzie. Acesta este numele procesului prin care substanța este redistribuită dintr-o regiune cu o concentrație ridicată sau o presiune ridicată într-o regiune cu o concentrație mai mică sau o presiune mai mică. Difuzarea în lichide este mult mai lentă decât în \u200b\u200bgazele, deoarece particulele lichidului sunt ambalate mult mai dense decât particulele de gaz. O particulă difuză într-un lichid este supusă unor coliziuni frecvente și, prin urmare, se mișcă din greu. În gazele dintre particule o mulțime de spațiu liber și pot redistribui mult mai repede. Difuzia se efectuează între lichide solubile sau amestecate, lichide. Nu se întâmplă între fluidele nereușite. Spre deosebire de lichide, toate gazele sunt amestecate unul cu celălalt și, prin urmare, pot difuza unul la altul.