 |
Силы, действующие на жидкость.
|
|
|
|
Плотность жидкостей.
Под плотностью жидкости понимают массу жидкости, заключенную в единице объема
, 
(1.3)
где m – масса жидкости в объеме V.
Если жидкость неоднородна, то формула(1.3) определяет лишь среднее значение плотности в данном объеме.
Плотность среды в произвольной точке определится как
.
. –удельный объем (1.5)
Плотность жидкости меняется с изменением давления и температуры.
Сжимаемость капельных жидкостей под действием давления характеризуется коэффициентом объемного сжатия 
[м2/Н]
[Па-1] 
-10 Па-1;
Температурное расширение капельных жидкостей характеризуется коэффициентом температурного расширения:
.
=0,00015 1/оК.
изменение плотности жидкости при изменении температуры запишется в виде
= 
о 
, Па
Зависимость плотности газа от давления и температуры устанавливается уравнением состояния.
Для идеального газа справедливо уравнение состояния Клапейрона-Менделеева
,
Свойство жидкостей оказывать сопротивление сдвигу называется вязкостью. При движении жидкости происходит относительное перемещение частиц, что приводит к появлению силы трения между ними, причем количественное значение ее пропорционально вязкости жидкости.
Силу трения на единицу площади, представляющую величину касательного напряжения, можно определить как
.
если слои будут находиться на бесконечно малом расстоянии друг от друга, величина 
определится как
.
Полную силу трения можно определить как
F= 
с увеличение температуры вязкость капельных жидкостей уменьшается,, а вязкость газов увеличивается.
При контакте капельной жидкости с другой капельной жидкостью, газом или твердым телом молекулы жидкости, находящейся на поверхности находятся в условиях, которые отличаются от условий, в которых находятся молекулы внутри жидкости, т.к. последних окружают молекулы со всех сторон. Вследствие этого, энергия поверхностных молекул отличается от энергии молекул в объеме жидкости на величину, называемую поверхностной энергией. Эта энергия пропорциональна площади поверхности раздела S
|
|
|
Эп= 
S,
где – коэффициент поверхностного натяжения, зависящий от природы соприкасающихся сред.
Коэффициент поверхностного натяжения можно представить в виде
= 
где F – сила поверхностного натяжения; l -длина линии, ограничивающей поверхность раздела. При увеличении температуры поверхностное натяжение жидкости уменьшается
Течение в некоторых жидкостях не подчиняется закону вязкости Ньютона. К этим так называемым неньютоновским (или аномальным), жидкостям можно отнести, например, строительный раствор, глинистый раствор, употребляемый при бурении скважин, нефтепродукты при температуре, близкой к температуре застывания и др.
Чтобы привести такие жидкости в движение, необходимо приложить иногда значительное усилие. Движение неньютоновских жидкостей начинается только после того, как касательные напряжения в них достигнут некоторого предельного значения (начальное 
напряжение сдвига)
Зависимость касательного напряжения от градиента скорости для нормальных 1 и аномальных 2 жидкостей.
Движение неньютоновских жидкостей по трубопроводу из условия равновесия внешних и внутренних сил выражается следующей формулой:
, где 
- максимальное напряжение сдвига;
р – перепад давления на рассматриваемом участке трубы;
R – внутренний радиус трубы;
– длина участка трубопровода.
Силы, действующие на жидкость.
внешние силы, действующие на жидкость, можно разделить на массовые (объемные) и поверхностные.
Массовые силы – это силы, величина которых пропорциональна массе (силы тяжести, силы инерции).
|
|
|
Поверхностные силы – это силы, действующие на поверхность S со стороны окружающей жидкости. К ним относятся: силы давления и силы трения.
Поверхностная сила F направлена под углом к поверхности и ее можно разложить на вертикальные и горизонтальные составляющие.(силу давления и силу трения).
Массовые силы отнесенные к единице массы, а поверхностные к единице площади называют единичными силами.
Так как массовая сила равна произведению массы на ускорение, следовательно, единичная массовая сила равна соответствующему ускорению.
G=g и F=a
Проекции массовой силы на корд оси: х, у,z.
|
|
|
