Предмет гидравлика и основные физические свойства жидкости. Основные физические свойства жидкости. Понятие об идеальной жидкости, страница 2

где:  V – начальный объем, dV – изменение объема, dp - изменение давления.

Коэффициент объемного сжатия определяет также и относительное изменение плотности жидкости при изменении давления на единицу.

Модуль объемной упругости - величина обратная коэффициенту объемного сжатия.

,  н/м²,  (Па).                                                                 (6)

Для воды К = 2∙10⁹, Па.

Смачивание – способность жидкости прилипать к твердым телам (объясняется молекулярными силами сцепления между твердыми телами и жидкостью).

1.1.3. Понятие об идеальной жидкости

При рассмотрении основных физических свойств капельных жидкостей установлено, что жидкости, существующие в природе, или как их называют «реальные» жидкости, обладают практически постоянной плотностью, а также характеризуются наличием очень малых сил сцепления между отдельными частицами. Эти физические свойства реальных капельных жидкостей позволили ввести понятие «идеальной».

Идеальной жидкостью называется такая условная жидкость, которая считается совершенно несжимаемой и нерасширяемой, обладает абсолютной подвижностью частиц и в которой отсутствуют силы внутреннего трения (т.е. отсутствуют силы сцепления, а вязкость равна нулю). Такие допущения абсолютно точны для гидростатики. К  → .

1.1.4. Силы, действующие на жидкость

Жидкость обладает двумя основными свойствами:

1.  Она весьма мало изменяет свой объем при изменении давления или температуры (в этом она сходна с твердым телом).

2.  Она обладает текучестью, не имеет собственной формы (в этом она сходна с газом).

Второе свойство жидкости заключается в том, что жидкость в отличие от твердого тела, находясь в покое, не может иметь касательных напряжений.

Встречаются и аномальные жидкости (краски, смазки, суспензии и т.п.), которые в покое могут иметь касательные напряжения.

Жидкость можно представить как покоящуюся или движущуюся сплошную среду, которая является совокупностью материальных точек (частиц). Все силы, действующие на эти частицы, можно разделить на две группы: внутренние силы и внешние силы.

Внутренние силы – это силы взаимодействия между частицами жидкости.

Внешние силы – это силы, действующие на частицы объема со стороны других тел и жидкости, окружающей рассматриваемый объем.

Внешние силы, действующие на данный объем, могут быть разделены на две группы:

1. Массовые силы,

2. Поверхностные силы.

Массовые силы – действуют на все частицы объема жидкости, величина их пропорциональна массе. Массовые силы – это объемные силы (сила тяжести, сила инерции).

Поверхностные силы – это силы, приложенные к поверхности жидкости (атмосферное давление). При равномерном распределении их по поверхности величина их пропорциональна площади этой поверхности (силы трения, поверхностного натяжения, давления).

Р = ωp,  Н.                                                                                (7)

где:    p – единичная сила давления, Н/м²,

ω – площадь приложения, м².

1.2. ГИДРОСТАТИКА

Гидростатика – раздел гидромеханики, посвященный теории равновесия жидкости и ее взаимодействия с твердыми телами.

1.2.1. Гидростатическое давление и его свойства

В результате действия внешних сил внутри жидкости возникает гидростатическое давление.

Установим основные положения, связанные с понятием гидростатического давления. Рассмотрим некоторый объем жидкости, находящийся в равновесии (рис. 1.1.). Разделим плоскостью АВ объем на 2 части.

Жидкость из 1 части воздействует на 2 по пл. АВ (площадью ω) Отбросим 1 часть. Для сохранения равновесия заменим ее силой Р - суммарным гидростатическим давлением на площадь ω.

Среднее гидростатическое давление можно определить по формуле:

р_ср =  ,   Н/м²                                                              (8)

где:  Р – сила, Н;

ω – площадь сечения, м².

Если площадь уменьшить до ∆ω и она будет стремиться к → 0, то предел отношения силы  ∆Р  к ∆ω  - называется гидростатическим давлением в данной точке .

р = lim () ,  Н/м² (Па).                                                                 (9)