Основные физические свойства жидкостей и газов: плотность, удельный вес, удельный объем, сжимаемость, температурное расширение, вязкость, поверхностное натяжение, смачивание

Плотностьэто распределение массы жидкости по занимаемому объему.

. [кг/м3 ].

Удельный весэто вес жидкости в занимаемом объеме. определяется как отношение веса жидкости (газа) к занимаемому объему V:.

Учитывая, что, получим зависимость между плотностью и удельным весом, используемую в расчетах.

то есть.

Единицы удельного веса в системе СИ:.

Удельный объем-это объем, занимаемый единицей массы жидкости (величина обратная плотности).

Сжимаемость — свойство жидкостей изменять свой объем при изменении давления — характеризуется коэффициентом объемного сжатия (сжимаемости), представляющим относительное изменение объема жидкости, при изменении давления на единицу:

[ Па-1.

Знак (-) указывает на то, что положительному приращению давления (увеличению) соответствует отрицательное приращение (уменьшение) объема .

Величина, обратная объемному коэффициенту сжатия, называется объемным модулем упругости жидкости.

Закон Гука для идеальной жидкости:

Температурное расширение — это свойство жидкостей изменять свой объем при изменении температуры. Характеризуется температурным коэффициентом объемного расширения (температурного расширения), представляющим относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на единицу и при постоянном давлении:

[].

Вязкость — представляет собой свойство жидкости сопротивляться сдвигу (или скольжению) ее слоев. Вязкость проявляется в том, что при относительном перемещении слоев жидкости на поверхности их соприкосновения возникают силы сопротивления, называемые силами внутреннего трения, или силами вязкости. Происходит взаимное «торможение» и «ускорение» соседних слоев.

Закон Ньютона-Петрова:

.

где — сила внутреннего трения слоев жидкости,.

— площадь соприкасающихся слоев,.

— динамический коэффициент вязкости,.

— разность скоростей двух соседних слоев жидкости, расположенных на расстоянии друг от друга по нормали.

Динамический коэффициент вязкости имеет физический смысл — это сила трения возникающая при единичных площади и градиенте скорости.

кинематическая вязкость т.к. в размерность входят только кинематические, а не динамические величины). Динамическая и кинематическая вязкость связаны между собой следующим соотношением:

Жидкости, для которых справедлив закон Ньютона, называются ньютоновскими.

К неньютоновским жидкостям можно отнести многие пищевые жидкости: кефир, сметана, сгущенное молоко, томатные пасты и т. п.

Поверхностное натяжение. Смачивание Поверхностное натяжение-это свойство обуславливающееся силами взаимного притяжения, возникающими между частицами поверхностного слоя жидкости и вызывающими напряженное его состояние.

Система, находящаяся в равновесии, занимает то из возможных для нее положений, которое соответствует минимуму энергии.

Эти силы направлены по касательной и называются силами поверхностного натяжения. Коэффициент поверхностного натяжения можно выразить:

.

где — сила поверхностного натяжения,.

— длина линии, ограничивающая поверхность раздела.

Сила поверхностного натяжение оказывает на жидкость дополнительное давление, нормальное к её поверхности, и может быть определена по формуле:

.

где — коэффициент поверхностного натяжения,.

— радиус трубки, в которой находится жидкость.

Размерность — СИ [Н/м]. Для системы вода-воздух при t= 20є С =0,073 Н/м, ртуть-воздух — =0,48 Н/м.

Благодаря действию поверхностного натяжения объем жидкости, на который не действуют никакие другие силы, принимают сферическую форму. С этим свойством связана способность жидкости образовывать капли.

Полное смачивание.

Частичное.

Частичное несмачивание.

Полное несмачивание.

Давление насыщенных паров. Давлением насыщенных паров (pн.п), или упругостью паров, называют давление, при котором пары жидкости находятся в равновесии с жидкостью и число молекул, переходящих из жидкости в пар, равно числу молекул, совершающих обратный переход. Оно в значительной степени зависит от температуры и, как правило, увеличивается с ее повышением.

Растворимость газов в жидкостях происходит при всех условиях, но различна для разных жидкостей и изменяется с увеличением давления. Она характеризуется количеством растворенного газа в единице объема жидкости.