Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Густина (щільність).

Густиною (ρ) називають масу (m) рідини, що міститься в одиниці об’єму (V).

. (1)

Густина краплинних рідин, як правило, дуже мало змінюється зі зміною тиску та температури.

Якщо рідина неоднорідна, формула (1) дозволяє визначити лише середнє значення густини. Для визначення дійсного її значення в даній точці необхідно розглянути межі відношення

, (2)

де: Δm – нескінченно мала маса рідини, зібрана у нескінченно малому об’ємі ΔV.

Існує декілька засобів визначення густини, з яких розглянемо три, як найбільше розповсюджені:

а) спосіб ареометра;

б) спосіб пікнометра;

в) спосіб сполучених посудин.

Ареометр (мал.1) являє собою подовжений пустотілий скляний циліндр з аеродинамічною шкалою 1, яка показує густину рідини, та термометричною шкалою 2, яка показує температуру рідини під час опиту. Для вимірювання густини ареометр заглиблюють у дослідну рідину, у якій він займає вертикальне положення завдяки свинцевій дробі, зосередженій в нижній частині приладу. Розподільна лінія на ареометричний шкалі, до якої він заглибився, показує значення густини. Цей спосіб визначення густини дуже простий та достатньо точний, проте, для великого діапазону густин рідин необхідно мати набір таких приладів, адже кожен з них має свою границю вимірювань.

Пікнометр – це мірна колба відомого об’єму та маси. В пікнометр заливається дослідна рідина до відмітки у вузькій частині колби, визначається маса залитої рідини (без врахування пустого пікнометра), а потім по формулі (1) розраховується густина цієї рідини.

На принципі сполучених посудин засновано влаштування ще одного приладу для визначення густини рідини (мал.2). Сполучені посудини в ньому – вертикальні скляні трубки 1 й 2 з’єднані зігнутим коліном 3. Одну з трубок заповнюють рідиною дослідної густини ρ, іншу – рідиною відомої густини ρ₁(наприклад, водою), причому в таких кількостях, щоб рівні рідин в коліні 3 знаходились на одній й тій самій відмітці приладу 0 – 0. Затим вимірюють висоту рідин в трубках (h та h₁) та, знаючи, що висота зворотно пропорційна густині, легко знаходять густину дослідної рідини.

. (3)

Питомою вагою γ рідини називається вага G одиниці її об’єму V

. (4)

Для неоднорідної рідини

. (5)

Питома вага γ та густина ρ рідини зв’язані між собою дуже важливою залежністю, яку досить широко використовують при гідравлічних розрахунках.

. (6)

Значення ρ та γ для води при температурі 4 ^◦С дорівнює відповідно ρ=1000 кг/м³, γ=9810 Н/м³.

Зміна питомої ваги краплинних рідин в залежності від тиску та температури рідин тотожна зміні їх густин, тому з врахуванням (6) прилади для визначення густини ладні й для визначення питомої ваги.

Стисливістю рідини називається властивість рідини змінювати свій об’єм зі зміною тиску. Краплинні рідини оказують дуже великий опір стискаючим зусиллям.

Стисливість рідин характеризується коефіцієнтом стисливості (чи об’ємного стискування) β_V, що представляє собою відносне змінювання об’єму ΔV рідини на одиницю змінювання тискуΔP

. (7)

Знак мінус означає, що додатному прирощенню (тобто збільшенню) тиску Р відповідає від’ємне прирощення (зменшення) об’єму V.

Величина зворотна коефіцієнту стисливості називається модулем об’ємної пружності Е.

. (8)

Модуль об’ємної пружності, як і коефіцієнт стисливості, не є величиною незмінною, а залежить від тиску та температури. Для води при тисках до 5 × 10⁷ Па b_V = 4,75 × 10^-¹⁰ Па^-¹, а модуль об’ємної пружності при температурі 20°С та тиску 2,0 МПа дорівнює Е = 2,06 × 10⁹ Па.

З-за малої стисливості краплинних рідин та малого її впливу на гідравлічні явища, при розрахунках стисливістю рідин зазвичай нехтують та рахують їх фактично нестисливими. Однак у деяких випадках, наприклад, при гідравлічному ударі цією величиною нехтувати не можливо.

Температурне розширення – це змінювання об’єму рідини в залежності від температури.

Температурне розширення характеризується температурним коефіцієнтом об’ємного розширення β_t, який виражає відносну зміну об’єму рідини (ΔV) при збільшенні її температури (ΔP) на 1 °С

, °С^-1 (9)

де V – початковий об’єм рідини.

Одиницею температурного коефіцієнту об’ємного розширення є кельвін у мінус першому ступіні (К^-1) або градус Цельсія в мінус першому ступіні (°С^-1).

Температурний коефіцієнт об’ємного розширення для нестисливих рідин дуже малий (наприклад, для води при температурі від 0 до 10°С та тиску 0,1 МПа b _t = 0,000014 °С^-¹).

При звичайних гідравлічних розрахунках температурне розширення рідин, зазвичай, не враховують, однак здатність рідин змінювати густину при зміні температури використовується для створення природної циркуляції в котлах, опалювальних системах, у випарних апаратах та ін.

⇐ Предыдущая 123 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒