ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Основные физические свойства жидкостей из "Гидравлика " Жидкость представляет собой физическое тело, частицы которого легкоподвижны, т. е. жидкость обладает текучестью, в отличие от твердых тел. Легкоподвижность частиц обусловливается тем, что покоящаяся жидкость не может сопротивляться касательным напряжениям. [c.10] Весьма малые силы, действующие на жидкость, способны вызвать изменение ее формы. В отличие от твердых тел жидкости не обладают способностью сохранять свою форму и приобретают форму сосуда, в котором находятся. В обычном состоянии жидкость оказывает большое сопротивление всестороннему сжатию (малая сжимаемость) и вместе с тем относительному движению соседних слоев (вязкость). [c.10] Обычно под общим названием жидкости объединяют капельные жидкости и газы, когда их можно считать как сплошную малосжи-маемую легкоподвижную среду. [c.10] В гидравлике рассматриваются только капельные жидкости. При этом под капельной жидкостью понимают тело, обладающее свойством текучести, но в отличие от газа крайне мало изменяющее свою плотность при изменении давления. Однако в тех случаях, когда сжимаемостью газов можно пренебречь, вполне допустимо применение к ним основных зависимостей гидравлики. [c.10] Перейдем теперь к краткому изложению основных физических свойств жидкостей, с которыми главным образом приходится сталкиваться при изучении гидравлики. [c.10] К таким свойствам относятся объемный вес, плотность, сжимаемость, температурное расширение и вязкость жидкости (более подробные сведения о физических свойствах жидкостей приводятся в курсах физики). [c.10] В табл. 1.1 приведены объемные веса некоторых капельных жидкостей, с которыми наиболее часто приходится сталкиваться в инженерной практике. [c.10] Именно исходя из этих величин в приводимых ниже численных примерах даются (дополнительно к системе МКГСС) численные ответы в системе СИ. [c.11] За единицу плотности принимается килограмм на кубический метр (кг1м ), что соответствует плотности такого однородного вещества, на один кубический метр которого приходится масса в один килограмм. [c.11] Примерно такими же данными характеризуются и относительные плотности других капельных жидкостей. Таким образом, плотности капельных жидкостей могут считаться практически постоянными. [c.12] Однако в некоторых случаях приходится учитывать сжимаемость жидкостей и их температурное расширение, считая плотность жидкостей переменной, так как пренебрегать влиянием изменения этих факторов уже не представляется возможным. В частности, при изучении явлений гидравлического удара в трубах сжимаемость жидкости является одним из важных обстоятельств, объясняющих данное явление. [c.14] Предполагается, что при движении жидкости наблюдается скольжение одного слоя жидкости по другому, в результате чего происходит процесс, аналогичный трению, поэтому силы, возникающие при скольжении, называются силами внутреннего трения. Наличие внутреннего трения в жидкости обусловливает ее свойство отзывать сопротивление касательным усилиям, которое называется вязкостью. Жидкость, в которой проявляется вязкость, называется вязкой. Всякое трение сопровождается потерей энергии, поэтому при движении вязких жидкостей неизбежно теряется часть энергии, содержащейся в потоке. Еще в 1687 г. Ньютон высказал гипотезу о том, что силы внутреннего трения, возникающие между соседними движущимися слоями жидкости, прямо пропорциональны скорости относительного движения и площади поверхности соприкосновения, вдоль которой совершается относительное движение, зависят от рода жидкости и не зависят от давления. [c.14] Гипотеза Ньютона подверглась многократной опытной проверке и полностью подтвердилась. Чрезвычайно ценные исследования для доказательства этой гипотезы были выполнены крупнейшим русским ученым профессором Н. П. Петровым (1836 — 1920 гг.), создателем гидродинамической теории смазки. [c.14] IV Гидравлические сопротивления дано подробное изложение гипотезы Ньютона, а также приведены способы измерения вязкости в принятых единицах — пуазах. [c.14] В воде обычно содержится растворенный воздух. Как известно, при понижении давления он начнет выделяться, в результате чего образуются воздушные пузырьки. Это вызывает нарушение сплошности потока. Если давление понизится до давления насыщенных паров воды, то начнется образование пузырьков, заполненных насыщенными парами воды и частично воздухом. [c.14] Если содержащая такие паровоздушные пузырьки вода при своем движении поступит в область с повышенным давлением, где оно будет выше давления насыщенных паров, то начнется захлопывание пузырьков. Вследствие их исчезновения при мгновенной конденсации пара происходит местное повышение давления до 1000 и более атмосфер. Это явление называется кавитацией. Механическое действие повышенного давления (местные удары при мгновенном заполнении жидкостью объемов, освободившихся в ре зультате конденсации паровоздушных пузырьков) приводит к разрушению материала конструкций в той области, где происходит явление кавитации, сопровождаемое характерным шумом и треском. Такое разрушение материала называется кавитационной эрозией. Кавитация обычно наблюдается в гидравлических турбинах, центробел ных насосах, напорных трубах и т. д. [c.15] Жидкость подвержена действию двух категорий внешних сил объемных (массовых) и поверхностных. Объемными называются силы, пропорциональные объему жидкости (силы тяжести и силы инерции), поверхностными — силы, приложенные к поверхности, ограничивающей объем жидкости, или к поверхности, проведенной внутри этого объема. В общем случае (при равномерном распределении этих сил по поверхности) величина поверхностной силы пропорциональна площади, на которую она действует. В качестве примера поверхностной силы можно привести атмосферное давление, действующее на поверхность жидкости, помещенной в открытом сосуде. [c.15] Рассматривая вместо реальной жидкости идеальную, мы в ряде случаев не делаем очень большой ошибки. Если идеальная жидкость считается абсолютно несжимаемой и нерасширяюш ейся, то и в реальных жидкостях мы наблюдаем практически постоянные объемы и плотности. Если частицы идеальной жидкости считаются абсолютно подвижными, то и в реальных они очень подвижны. Следовательно, только пренебрежение вязкостью жидкостей (силами внутреннего трения) может дать более или менее существенное расхождение в результатах, получаемых при исследовании реальной и идеальной жидкости. Но здесь на помощь приходит лабораторное экспериментирование, а также наблюдения в натуре, при помощи которых можно учесть и устранить неточности, неизбежно возникающие в результате рассмотрения движения идеальной жидкости вместо реальной. [c.16] Таким образом, понятие идеальной жидкости совпадает с понятием реальной жидкости в тех случаях, когда оно применяется при решении задач для жидкости, находящейся в покое, т. е. в разделе гидравлики, называемом гидростатикой. [c.16] Вернуться к основной статье