Жидкость и ее основные физические свойства

                                                ФГБОУ ВПО ВСГУТУ

     Кафедра: Биомедицинская техника, процессы и аппараты пищевых производств 
 
 
 
 
 
 
 
 

                                        Реферат

                   На тему:  Жидкость и ее основные физические свойства 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Выполнил: студент

      3-го курса Павлов А.В.

     Проверил: преподаватель

     Полякова  Л.Е. 
 
 
 
 

                                                           Г.Улан-Удэ

                                                              2011г. 

     Содержание

1. Введение…………………………………………………………………………….…3
2. Определение жидкости……………………………………………………………..…4
1. Основные свойства жидкости……………………………………………..……...4
3. Гидростатика………………………………………………………………………...…6
1. Гидростатическое давление………………………………………………..……...6
2. Основное уравнение гидростатики…………………………………………....…7
3. Понятие о пьезометрической высоте и вакууме………………………………....8
4. Приборы для измерения давления……………………………………………….10
4. Основы гидродинамики………………………………………………………………11
1. Основные понятия о движении жидкости. Уравнение расхода (неразрывности)…………………………………………………………………...11
2. Уравнение Бернулли……………………………………………………….……..12
3. Режимы движения жидкости…………………………………………………..…14
5. Гидравлические сопротивления……………………………………………………...15
1. Общие сведения о гидравлических потерях…………………………………….15
2. Местные сопротивления……………………………………………………….…17
6. Гидропривод……………………………………………………………………..……20
1. Принцип действия гидропривода……………………………………………..…20
2. Основные элементы объемного гидропривода……………………………….…21
7. Насосы объемного гидропривода…………………………………………………….22
1. Общая характеристика насосов и их классификация………………………..….22
2. Основные параметры объемных насосов……………………………….………23
8. Объемные гидродвигатели и гидроаппаратура………………………………...…..24
1. Объемные гидродвигатели……………………………………………….………24
2. Гидроаппаратура………………………………………………………….………28
9. Заключение……………………………………………………………………………..
10. Список источников…………………………………………………………………..31

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     Введение 

        В первую очередь стоит сказать  что жидкости, это то с чем  мы постоянно сталкиваемся в  процессе нашей повседневной  жизни (даже первое восприятие  окружающего мира для детей  сводится к тому, что все вокруг  состоит из твердых тел и  жидкостей). Мы встречаемся с одними  видами жидкостей наблюдаем другие, но при этом каждого из нас  иногда посещает мысль о том  какими свойствами обладает та  или иная жидкость, а зависит  ли это от ее структуры или  же происходит какое либо изменение  в жидкостях под воздействием  окружающей среды, а поменяется  ли структура жидкости когда  она будет находится под каким-то  воздействием с которым она  не встречалась при нормальных  условиях. Да и вообще какие  бывают разновидности жидкостей  и какова их структура. На  эти вопросы ищут ответы ученные  в области физики при помощи  изучения жидкостей разных видов  путем проведения различных опытов, с целью выявления их физических  и химических свойств.

      Жи́дкость — одно из агрегатных состояний вещества. Основным свойством жидкости, отличающим её от других агрегатных состояний, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём.

Жидкое  состояние обычно считают промежуточным  между твёрдым телом и газом: газ не сохраняет ни объём, ни форму, а твёрдое тело сохраняет и то, и другое.

Форма жидких тел может полностью или  отчасти определяться тем, что их поверхность ведёт себя как упругая  мембрана. Так, вода может собираться в капли. Но жидкость способна течь даже под своей неподвижной поверхностью, и это тоже означает несохранение формы (внутренних частей жидкого тела).

      Молекулы жидкости не имеют определённого положения, но в то же время им недоступна полная свобода перемещений. Между ними существует притяжение, достаточно сильное, чтобы удержать их на близком расстоянии.

       Вещество в жидком состоянии существует в определённом интервале температур, ниже которого переходит в твердое состояние(происходит кристаллизация либо превращение в твердотельное аморфное состояние — стекло), выше — в газообразное (происходит испарение). Границы этого интервала зависят от давления.

Как правило, вещество в жидком состоянии имеет  только одну модификацию. (Наиболее важные исключения — это квантовые жидкости ижидкие кристаллы.) Поэтому в большинстве случаев жидкость является не только агрегатным состоянием, но и термодинамической фазой (жидкая фаза).

     Все жидкости принято делить на чистые жидкости и смеси. Некоторые смеси жидкостей имеют большое значение для жизни: кровь, морская вода и др. Жидкости могут выполнять функцию растворителей.

     В технической гидромеханике под жидкостью понимают физическое тело, обладающее: а) в отличие от твёрдого тела текучестью; и б) в отличие от газа весьма малой изменяемостью своего объёма. Иногда жидкостью в широком смысле этого слова называют и газ; при этом жидкость в узком смысле слова, удовлетворяющую условиям а) и б) называют капельной жидкостью.

       Жидкая частица — это часть жидкости, малая по сравнению с объёмом рассматриваемой жидкости, и в то же время содержащая макроскопически большое количествомолекул жидкости. 
 

     2. Определение жидкости 

     Жидкость - физическое тело, обладающее свойством  текучести, т.е. способностью неограниченно  изменять свою форму под действием  даже весьма малых сил, но в отличие  от газов практически не изменяющее свой объем при изменении давления.

     В обычном состоянии жидкость оказывает  малое сопротивление разрыву  и большое сопротивление сжатию (имеет малую сжимаемость). Вместе с тем жидкость оказывает значительное сопротивление относительному движению соседних слоев (обладает вязкостью) . В понятие «жидкость» включают как  жидкости обычные, называемые капельными, так и газы, когда их можно считать  как сплошную малосжимаемую легкоподвижную среду.

     В гидравлике рассматривают только капельные  жидкости. К ним относятся вода, нефть, керосин, бензин, ртуть и др. Газообразные жидкости - воздух и другие газы - в обычном состоянии капель не образуют. Основной особенностью капельных  жидкостей является то, что в большинстве  случаев их рассматривают как  несжимаемые. 

     2.1. Основные свойства жидкости 

     Рассмотрим  основные физические свойства жидкости: плотность, удельный вес, температурное  расширение и вязкость.

     1 Плотность  - отношение массы жидкости m к занимаемому объему V :

      .(1.1)

     Единица плотности в системе СИ- .Плотность воды при температуре .

2. Удельный вес ( )- это вес единицы объема, т.е.

 

      , (1.2) 

     где -вес жидкости в объеме V.

     Для воды при  имеем .

     Между удельным весом и плотностью можно найти связь, если учесть что G=mg:

      . (1.3) 

     

3. Температурное расширение. Характеризируется температурным  коэффициентом  объемного расширения, представляющим собой относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на :

 

      (1.4)

     где

      изменение температуры, .

4. Вязкость-свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) ее слоев. Это свойство проявляется в том, что в жидкости при ее движении между слоями возникают касательные напряжения. При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки происходит торможение потока, обусловленное вязкостью (рис. 1.1). Скорость U уменьшается по мере уменьшения расстояния y от стенки.

 
 
 

      , (1.5)

       где коэффициент динамической вязкости жидкости; -приращение скорости, соответствующее приращению координаты dy.

     Градиент  скорости характеризует интенсивность сдвига жидкости в данной точке, коэффициент - вязкость капельных жидкостей и имеет размерность Нс/м² (Па∙с).

     На  практике наиболее часто используется коэффициент кинематической вязкости

         . (1.6)

    Он измеряется в . Для воды при . 
 

3. Гидростатика 

     3.1 Гидростатическое давление 

     Гидростатика  — это раздел гидравлики, в котором  изучаются законы равновесия жидкости и применение этих законов для  решения практических задач.

     На  жидкость, находящуюся в состоянии  равновесия (покоя), действуют две  категории сил: поверхностные и  массовые.

     Поверхностные силы - это силы, действующие на поверхности  объемов жидкости, например, сила давления поршня, сила атмосферного давления. Массовыми  являются силы, пропорциональные массе  жидкости: силы тяжести, инерции. В результате действия внешних сил внутри жидкости возникает напряжение сжатия или  гидростатическое давление. Итак, гидростатическим давлением р называется сжимающее  напряжение, возникающее внутри покоящейся жидкости. Средним гидростатическим давлением называется отношение 

      (2.1) 

     где F- сжимающая сила, Н; S- площадь площадки, .

     Гидростатическое  давление, как и напряжение, измеряется в  или в паскалях (Па):1 =1Па= = Кроме того, гидростатическое давление измеряется в , высотой столба жидкости, мм вод.ст. и мм рт. ст., в атмосферах физических ,а, и технических ,ат. На практике давление часто имеряют в технических атмосферах. Между единицами существует следующая связь: .

     Гидростатическое  давление имеет такие свойства:

     а) гидростатическое давление направлено всегда по внутренней нормали (перпендикуляру) к площадке, на которую оно действует (рис 2.1); 

       
 

     Рисунок 2.1 - Направление давления 

     б) гидростатическое давление в любой  точке жидкости по всем направлениям одинаково. 

     3.2 Основное уравнение гидростатики 

     Возьмем в жидкости произвольную точку с  координатой Z и глубиной погружения h (рис 2.2).