Равновесие жидкости и поверхности равного давления

Равновесие жидкости и поверхности равного давления [c.16]

Следовательно, для газа, находящегося в равновесии, любая горизонтальная плоскость, проведенная внутри занимаемого газом объема, будет поверхностью равного давления (рис. 1.16). Изменение давления в газе будет, как это следует из уравнения (1.20), зависеть не только от координаты г точки М внутри сжимаемой жидкости, но и от того, как связаны между собой давление, плотность и температура газа. Эта связь устанавливается на основании уравнения газового состояния [c.59]

Рассмотрим сферическую каплю жидкости, находящейся в равновесии со своим насыщенным паром при некоторой температуре Т . Если бы поверхность раздела между жидкостью и паром была плоской, то давление жидкости было бы равно давлению паровой фазы это было бы давление Ро — давление насыщения при температуре Tq. Однако в случае сферической капли на жидкую фазу действует дополнительное давление, обусловленное силами поверхностного натяжения. В соответствии с уравнением Пойнтинга ( 5-8) при этом возрастет давление и в паровой фазе. Если — давление в жидкой фазе, а — давление пара над каплей [c.152]

При равновесии в движущемся сосуде жидкость, заполняющая сосуд, движется вместе с ним как твердое тело. В зависимости от характера действующих массовых сил в жидкости поверхность равного давления, как и свободная поверхность, может принимать различную форму. Рассмотрим некоторые случаи равновесия жидкости в движущихся сосудах. [c.99]

Расклинивающее давление тонкого плоскопараллельного слоя жидкости, расположенного между двумя различными или тождественными фазами, равно давлению Р(Н), с которым действует в состоянии равновесия слой жидкости на ограничивающие его тела, стремясь раздвинуть их. Чем больше сила прижима двух тел, тем меньше равновесная толщина прослойки жидкости и больше расклинивающее давление. Для адгезии частиц в жидкой среде расклинивающее давление равно силе (в расчете на единицу площади, обычно на 1 см или на 1 частицу), с которой тонкий слой жидкости действует в состоянии равновесия на частицы, стремясь раздвинуть их. Расклинивающее давление проявляется при толщине слоя жидкости между частицей и твердой поверхностью, равной 10 —iO см. [c.182]

В зависимости от характера действующих массовых сил поверхность равного давления в жидкости, как и свободная поверхность, может принимать различную форму. Ниже рассматриваются некоторые случаи равновесия жидкости в движущихся сосудах. [c.40]

Насыщенным называется пар, находящийся в термическом и динамическом равновесии с жидкостью, из которой он образуется. Динамическое равновесие заключается в том, что количество молекул, вылетающих из воды в паровое пространство, равно количеству молекул, конденсирующихся на ее поверхности. В паровом пространстве при этом равновесном состоянии находится максимально возможное при данной температуре число молекул. При увеличении температуры количество молекул, обладающих энергией, достаточной для вылета в паровое пространство, увеличивается. Равновесие восстанавливается за счет возрастания давления пара, которое ведет к увеличению его плотности и, следовательно, количества молекул, в единицу времени конденсирующихся на поверхно- [c.35]

Отсюда видно, что на поверхности раздела двух фаз (капля — пар) существует скачок давления, равный 2ст/г. Величина (т(1/г1 + + 1/Г2) или 2а/г (в случае сферической поверхности) называется поверхностным давлением или давлением Лапласа. Для плоской поверхности (г оо) раздела жидкости и пара давление Лапласа равно нулю и условие механического равновесия при этом совпадает с аналогичным условием без учета поверхностных явлений [c.153]

Для доказательства этого закона представим некоторое тело удельным весом ут цилиндрической формы (рис. 2.10), погруженное в жидкость и находящееся в равновесии. Все горизонтальные силы, действующие на поверхность тела, взаимно уравновешиваются, так как каждой горизонтальной, произвольно взятой силе давления всегда соответствует другая, действующая на цилиндрическую поверхность с противоположной стороны и равная первой. [c.26]

Относительным равновесием жидкости называется такое состояние, при котором каждая ее частица сохраняет свое положение относительно твердой стенки движущегося сосуда. При относительном равновесии рассматриваются две задачи определяется форма поверхности уровня (равного давления) и выясняется характер распределения давления. Эти задачи решаются с помощью уже известных уравнений (1.20) и (1.22. Очевидно, в этом случае следует учитывать силы инерции, дополняющие систему массовых сил, действующих в жидкости, находящейся в состоянии абсолютного покоя. [c.46]

Зависимость давления пара в пузырьке от его размера накладывает особенности на условие теплового или термодинамического равновесия малых пузырьков. Пар в пузырьке и жидкость на его поверхности находятся в равновесии, если поверхность жидкости имеет температуру, равную температуре насыщения при давлении пара в пузырьке ts(Pn). Эта температура выше, чем температура насыщения при внешнем давлении в жидкости /з(Рж). Следовательно, для существования теплового равновесия жидкость вокруг пузырька должна быть перегрета на величину [c.110]

Изолируем от остальной жидкости жесткой стенкой, не имеющей массы и толщины, цилиндрический объем жидкости с массой L, диаметром D и высотой h. Равновесие сил и давлений снаружи и внутри оболочки это не нарушит. Внутри оболочки действует симметричное относительно оси цилиндра внутреннее давление и центробежные силы, равнодействующая которых, равная Ьгщ , приложена к центру оболочки и стремится сместить цилиндр по радиусу от оси вращения. Эти силы уравновешиваются силами, действующими на наружную поверхность. Одна группа противодействует взрыву оболочки, другая — уравновешивает центробежные силы, предотвращая перемещение цилиндра. Эта группа сил равна равнодействующей центробежных сил внутри оболочки и направлена противоположно ей. [c.266]

Ряд простейших теорий [Л. 30, 93, 112, 139] основывается на том, что распад струи рассматривается как следствие нарушения равновесия свободной поверхности под действием сил поверхностного натяжения. Касательные напряжения на поверхности струи предполагаются при этом равными нулю. Возникшие в струе незначительные возмущения приводят к образованию волн с самопроизвольно увеличивающейся амплитудой. Этот процесс является ускоряющимся вследствие дополнительных возмущений, создаваемых относительным движением жидкости и газа. Уравнения неразрывности, движения и граничные условия, записанные через соответствующие пульсационные составляющие скорости и давления, могут быть в этом случае представлены в цилиндрической системе координат в следующем виде [c.243]

На вьщеленный объем жидкости в вертикальном направлении, кроме силы F , действуют его вес G и сила давления на свободную поверхность, равная произведению давления на площадь горизонтальной проекции поверхности АВ, обозначаемую S . Тогда из условия равновесия найдем вертикальную составляющую [c.20]

ЖИДКОСТЬ будет накапливаться и ее уровень поднимается. Так как течение происходит в поле тяжести, то со стороны поднявшейся жидкости на поверхность падающего потока будет действовать гидростатическое давление. Горизонтальная составляющая силы гидростатического давления, отнесенная к единице ширины, равна 7г рёЫ- Очевидно, эта сила стремится повернуть струю параллельно дну русла потока. Таким образом, по мере увеличения высоты / з, расход будет соответственно убывать, пока не установится равновесие, при котором расход <7з равен нулю. Заметим, что при использовании любого другого устройства, с помощью которого можно оказывать давление на поток в направлении Уг, расход <7з также сводится к нулю. Пример такого устройства, представляющего собой направляющую стенку, показан на фиг. 5.7. Если кривизна направляющей стенки выбрана так, что струя подходит к ней по касательной, то обратное течение с расходом 7з не возникает . [c.195]

Полученные уравнения суть основные уравнения гидростатики, представляющие собой условия равновесия жидкости. Они показывают, какая существует связь между силами, давлением и плотностью. В случае существования свободной поверхности для равновесия, кроме уравнений (2), необходимо, чтобы гидростатическое давление на поверхности было равно внешнему нормальному давлению. Что касается до гидростатических давлений на стенки сосуда, то каковы бы ни были эти давления, они всегда будут уравновешиваться нормальными сопротивлениями стенок. [c.616]

Перепад температур на поверхности раздела жидкость — пар. Рассмотрим поверхность жидкости. Пусть на ней существует непрерывный поток молекул, покидающих эту поверхность в результате испарения. Если жидкость находится в равновесии с паром, то к ее поверхности будет возвращаться поток молекул, равный потоку испаряющихся молекул, результирующий поток массы при этом будет равен нулю. Однако если результирующая потеря массы с поверхности жидкой фазы в результате испарения существует, то, естественно, давление, а следовательно, и температура пара над поверхностью раздела должны быть ниже равновесных значений. Аналогично в случае конденсации, когда результирующий поток молекул направлен к поверхности раздела, давление пара и температура должны быть выше равновесных. Значение перепада температур может быть найдено следующим образом. [c.68]

Таким образом, из закона Лапласа следует, что при заданных давлении жидкости и коэффициенте поверхностного натяжения давление пара в зародыше рр существенно зависит от его радиуса р. Пусть радиус зародыша таков, что давление пара в нем равно давлению насыщения pnF данной жидкости при температуре на поверхности нагрева В таком зародыше процессы испарения и конденсации находятся в равновесии. Следовательно, зародыш является нейтральным и его радиус равен р . Если р настолько мал (р < ро), что рр > риР, то скорость конденсации в этом пузырьке больше скорости испарения, и он гибнет. Если р настолько велик (р > ро), что р < Рн F, то скорость конденсации меньше скорости испарения, и зародыш развивается и превращается в пузырь пара (рис. 8.2). [c.306]

Радиус нейтрального зародыша ро может быть оценен из условия термодинамического равновесия между паром и жидкостью, свободная поверхность которой имеет радиус кривизны р. При наличии термодинамического равновесия между паровой и жидкой фазами в нейтральном зародыше имеется насыщенный пар. Температура насыщения /qh этого пара равна температуре окружающей его жидкости. Так как радиус нейтрального зародыша значительно меньше толщины вязкого подслоя, то можно принять, что температура жидкости, окружающей зародыш, приблизительно равна температуре поверхности нагрева tp- Давление насыщенного пара в этом зародыше является однозначной функцией от температуры насыщения рор = [c.306]

При испарении жидкости в ограниченное пространство (а это бывает в паровых котлах) одновременно происходит и обратное явление — конденсация пара, обусловленная тем, что некоторые из молекул пара, движущиеся в паровом пространстве по всем направлениям, ударяясь о поверхность жидкости, попадают в сферу влияния ее молекул н остаются в ней. Если скорость конденсации станет равной скорости испарения, то в системе наступает динамическое равновесие. Пар в этом состоянии имеет максимальную плотность и называется насыщенным. Следовательно, под насыщенным понимают пар, находящийся в равновесном состоянии с жидкостью, нз которой он образуется. Основное свойство этого пара состоит в том, что он имеет температуру, являющуюся функцией его давления, одинакового с давлением той среды, в которой происходит кипение. Поэтому температура кипения иначе называется температурой насыщения и обозначается (Гн). Давление, соответствующее называется давлением насыщения (обозначается уОц или просто р). [c.75]

Поместим на свободную поверхность жидкости, находящейся в равновесии в резервуаре (рис. 2.10, а), поршень и приложим к нему силу Яо. в результате чего со стороны поршня на жидкость возникает давление /7о. В соответствии с основным уравнением гидростатики (2.9) абсолютные давления в произвольно выбранных точках жидкости А, В, С будут соответственно равны [c.26]

Реакция стенки из условия равновесия сил (того же объема) в горизонтальном направлении должна быть равна силе давления жидкости на участке BD, так как на участках MD и /VА эти силы взаимно уравновешиваются. Поскольку площадь BD является вертикальной проекцией поверхности Л В, то сила, действующая на нее, определяется как сила давления жидкости на плоскую стенку, т. е. [c.270]

Если погруженное в жидкость тело находится в равновесии под действием сил тяжести и давления, то такое равновесие описывается законом Архимеда, который доказывается на основании данных о силе гидростатического давления на криволинейные поверхности. По закону Архимеда на всякое тело, погруженное в жидкость, действует выталкивающая сила, направленная вверх и равная весу вытесненной им жидкости. [c.26]

Представим себе, что в жидкости выделен объем, точно такой же, как и тело А. Этот объем жидкости находится в равновесии под действием только двух сил 1) силы давления жидкости Р на поверхность выделенного объема и 2) силы тяжести жидкости, равной и направленной вертикально вниз. Следовательно, сила Р равна силе тяжести выделенного объема жидкости, направлена в обратную сторону, т. е. вертикально вверх, и приложена в центре О объема (рис. 20), т. е. в той же точке, в которой приложена сила тяжести выделенного объема жидкости. [c.26]

Уравнение поверхности равного давления просто получается из основного уравнения равновесия жидкости. Так как для поверхности уровня р=сопз1 в любой ее точке, бр=0 и, следовательно, правая часть уравнения также равна нулю. Плотность жидкости отлична от нуля, поэтому выражение в скобках должно быть равным нулю [c.38]

Рассмотрим равновесие жидкости в сообщающихся сосудах (рис. 1-22). Пусть на свободной поверхности в обоих сосудах одинаковое внешнее давление ро. В общем случае в сосудах разные жидкости с плотностями р1 и р2. Поверхность раздела жидкости 00 является поверхностью равного давления (г=сопз1 в однородной жидкости). Уравнение равновесия относительно горизонтальной плоскости 00 запишется в виде [c.34]

Из условия равновесия на поверхности жидкости в левом сосуде следует далее, что сумма всех сил, действующих сверху вниз и снизу вверх на эту поверхность, равна нулю, т. е. сила поверхностного натяжения разность гидростатических давлений жидкого и паро- [c.228]

Рассмотрим равновесие жидкости в открытом сосуде, изображенном на рис. 1.6. Предположим, что вдоль поверхности уровня 0—0 внешнее давление равно атмосферному, вдоль 0 —0 — нулю. Тогда изменение полного давления по вертикали графически будет изображаться треугольником АВС в вершине В этого треугольника полное давление равно нулю, на глубине И оно будет р — рдН или, учитывая, что вдоль линии О—0 давление атмосферное, р=Рат-НряЛк (где кк—полная глубина жидкости в сосуде). Проведем вертикаль через точку О до пересечения с линиями 0 —0 и АС. Треугольник АВС делится на две части, одна из которых (трапеция АОЕС) определяет полное давление ниже линии о—о, другая (ОВЕ) — выше линии 0—0. [c.41]

Г игротермическое равновесное состояние материала в окружающем воздухе с постоянной относительной влажностью Ф и температурой Т . наступает через продолжительное время. В этом состоянии температура Т материала равна температуре воздуха, давление паров воды у поверхности материала равно парциальному давлению водяного пара в воздухе и соответствует давлению р. пара на поверхности жидкости и парциальному давлению насыщенного пара (рис. 10.1). Влагосодер-жание материала приобретает в этом состоянии некоторое постоянное значение d ,p = р, называемое равновесным влагосодержанием (или равновесной влажностью Н р), зависящим от Т , и способа достижения равновесия. Влаго-содержание /р при ф < 100 % называют гигроскопическим с1,. Равновесное влаго-содержание материала, достигаемое при Фв=100%, называют максимальным гигроскопическим ихг- [c.359]

Таким образом, силы X, , 2 имеют потенциал, и только при этом условии возможно равновесие. Далее, для этого необходимо, чтобы потенциал и был однозначной функцией координат х, у, г внутри наполненного жидкостью объема, потому что уравнение (2), в котором ц обозначает однозначную функцию р, представляет И так же, как однозначную функцию р, а р имеет в каждой точке указанного пространства одно единственное значение. Если V задано, то из уравнения (2) можно найти давление как функцию от У, но только до постоянного, которое остается неизвестным. Поэтому на всякой поверхности равного потенциала давление остается одним и тем же. Если будем рассматривать жидкость как несжи- [c.110]

ТЕМПЕРАТУРА критическая соответствует критическому состоянию вещества переходу сверхпроводника из сверхпроводящего состояния в нормальное) Кюри является [общим названием температуры фазового перехода второго рода температурой фазового перехода ферромагнетика в парамагнетик при которой исчезает самопроизвольная поляризация в сегнетоэлектриках) ] насыщения соответствует термодинамическому равновесию между жидкостью и ее паром при данном давлении Нееля фиксирует фазовый переход антиферромагнетика в парамагнетик плавления выявляет фазовый переход из кристаллического состояния в жидкое радиационная — температура абсолютно черного тела, при которой его суммарная по всему спектру энергетическая яркость равна суммарной энергетической яркости данного излучающего тела термодинамическая определяется как отношение изменения энергии тела к соответствующему изменению его энтропии цветовая определяется температурой абсолютно черного тела, при которой относительные распределения спектральной плотности яркости этого тела и рассматриваемого тела максимально близки в видимой области спектра яркостная — температура абсолютно черного тела, нри которой спектральная плотность энергетической яркости совпадает с таковой для данного излучающего тела, испускающего сплошной спектр] ТЕНЗИ-ОМЕТРИЯ — совокупность методов измерения поверхност э-го натяжения ТЕНЗОМЕТРИЯ—совокупность методов измерения механических напряжений в твердых телах по упругим деформациям тел ТЕОРЕМА Вариньона если данная система сил имеет равнодействующую, то момент этой равнодействующей относительно любой оси или точки равен алгебраической сумме моментов слагаемых сил относительно той же оси или точки Вириала устанавливает соотношение, связывающее среднюю кинетическую энергию системы частиц с действующими в ней силами) [c.281]

Из теории ясны те требования, которые необходимы для образования пузырей пара внутри жидкости при различных степенях перегрева, но практическая реализация таких условий требует необычных способов кипячения воды. Требования состоят в том, чтобы жидкость нагревать медленно и равномерно по всему объему, не допуская того, чтобы в жидкости у стенок сосуда возникал очень больщой перепад температуры. Кроме того, поверхность стенок сосуда должна быть чистой и без царапин или впадин. В случае возникновения очень больших градиентов температуры все пузыри образуются либо в очень тонком пограничном слое, примыкающем к стенкам, либо фактически на твердых поверхностях сосуда. Таким образом, в случае нагревания сосуда с водой бунзеновской горелкой большая часть пузырей образуется на дне сосуда, быстро поднимается через тепловой слой и перемешивается с основной массой жидкости. Таким путем создаются условия, близко воспроизводящие условия динамического равновесия многих больших пузырей внутри жидкости. И действительно, когда пузыри растут, они поднимаются в более холодные области жидкости, находящиеся над тепловым пограничным слоем, и скорость их роста уменьшается до такого значения, при котором пузыри можно считать находящимися в динамическом равновесии с жидкостью. Так как эти пузыри очень велики, силы поверхностного натяжения пренебрежимо малы, следовательно, давление пара внутри пузыря очень близко к внешнему давлению в жидкости, которое для воды, нагреваемой в сосуде в лабораторных условиях, равно атмосферному давлению. Таким образом, температура кипящей воды [c.238]

А. Клеро в трактате Теория фигур Земли обобщая принцип Ньюто-да, вывел необходимое и достаточное условие равновесия жидкости, показав, что принцип центральных столбов Ньютона, даже взятый совместно с принципом Гюйгенса, еще не является достаточным условием равновесия. Вместо двух ньютоновых столбов Клеро рассматривал канал любой формы, выделенный внутри жидкости и заканчивающийся в двух точках свободной поверхности (или замкнутый). Он утверждал, что равновесие в таком канале невозможно, если усилия всех частей жидкости в нем не уравновешиваются. Под термином усилия (efforts) Клеро понимал то, что Эйлер назвал давлениями. Принцип Клеро содержит утверждение, что разность давлений, взятая по всему ходу замкнутого канала, при равновесии равна нулю. [c.176]

Допустим, что в паре концентрация низкокипя-щего компонента (например, калия в натрии) равна С". В условиях фазового равновесия жидкость, соответствующая этому составу пара, имеет меньшую концентрацию низкокипящего компонента, равную Сц. Рассмотрим случай полной конденсации неподвижного пара — случай, когда массоперенос вдоль поверхности конденсации много меньше массопереноса при фазовом переходе, в этих условиях пару, поступающему с концентрацией С", соответствует конденсат с той же концентрацией. Давление смеси паров практически одинаково во всем объеме, и все точки для пара и жидкости располагаются на фазовой диаграмме, соответствую щей одному давлению. Следовательно, в случае полной конденсации жидкость будет иметь температуру Гь пар — То, а разность То — Т" означать температурный перепад в диффузионном слое обусловленный многокомпонентностью пара. Точка с кoopдинaтaм Гь С" дает параметры пара у поверхности конденсации. В диф [c.12]

Волновые движения происходят тогда, когда в начальный момент времени имеет место некоторое возмущение жидкости, т. е. некоторое отклонение состояния жидкости от состояния равновесия. При равновесии жидкости скорости всех ее частиц равны нулю, а свободная поверхность жидкости горизонтальна. Поэтому первоначальное возмущение жидкости может слагаться из двух частей I") из возмущения свободной поверхности жидкости и 2) из наличия отличных от нуля скоростей различных частиц жидкости. Мы Оудед предполагать, что первоначальное возмущение жидкости обусловливается причинами, действующими исключительно на свободную поверхность жидкости. Если, например, медленным погружением части твердого тела мы деформируем свободную поверхность жидкости, а потом сразу извлечем тело, то получим таким образом возмущение свободной поверхности жидкости, причем начальные скорости всех частиц будут, конечно, равны нулю. Чтобы получить при горизонтальной свободной поверхности начальные скорости частиц жидкости, предположим, что на поверхности жидкости, кроме обычного нормального давления, всюду одинакового, действовали еще добавочные давления. Такие добавочные давления могут возникнуть, например, на поверхности воды при внезапном порыве ветра. Мы будем считать, что эти добавочные давления действовали весьма малый промежуток времени х. Интегрируя уравнения движения Эйлера (5.1) главы II за этот промежуток времени -г и принимая во внимание, что в начале промежутка х было v — Vy = v = Q, мы получим из первого уравнения Эйлера [c.402]

Условия равновесия показаны графически на рис. 5.2, где состояния Ь, Ь" и с, с" соответствуют состояниям пара и жидкости для дву х различных з.начений радиуса пузырька. Процедура построения графика, подобного рис. 5.2, довольна утомительна. Упрощенная процедура основана на том, что геометрическое место точек С01СТ0ЯНИЙ пара очень близко к линии насыщения. Если допустить, что температура пара равна тем1пературе. насыщения на плоской поверхности при давлении пара Рп, то анализ значительно упрощается. [c.124]

Эффект Паскаля состоит в том, что давление, создаваемое поверхностными силами во всех точках внутри жидкости, одинаково. Внутри жидкости, находящейся под действием силы Р в емкости (рис. 71), выделен объем цилиндрической формы с осью аЬ. Выделенный объем составляет часть покоящейся жидкости. Для его равновесия необходимо, чтобы сумма проекций всех сил на любое направление равнялась нулю. Силы, действующие на боковую поверхность цилиндра, перпендикулярны к оси аЬ следовательно, их проекция на ось равна нулю. Силы, действующие на основание цилиндра Ро5а и / ь5ь. где Ра Рь — давление в точках а и 6. Так как эти силы перпендикулярны к основаниям, то они направлены вдоль аЬ, притом в противоположные стороны, а раз цилиндр находится в равновесии, то эти силы уравновешивают друг друга, т. е. Ра о = Рь5 , т. е. давления в точках а и Ь равны между собой (ра = Рь)- Это рассуждение верно для любых двух точек внутри [c.56]

Если пренебречь давлением Лапласа, то условием равновесия бу дет равенство внешнего давления около поверхности жидкости и давления насыщенных паров жидкости на ее поверхности (при T= onst). При этом пар находится при температуре точки росы (конденсации), а жидкость - при температуре кипения. В однокомпонентной системе эти температуры равны. В парожидкостной системе, включающей ряд компонентов (например, моторное топливо и его пары), температуры точки росы и кипения не совпадают. При равновесии идеальных систем (жидкость - идеальный раствор, газовая фаза - идеальный газ) парциальное давление паров 1-го компонента в паровой смеси р равно давлению насыщенных паров -го компонента [c.240]

Кипение связано с тем, что в технических жидкостях всегда находятся пузырьки нерастворенного воздуха (газа), внутрь которых происходит испарение жидкости до состояния насыщения. Давление внутри пузырьков практически равно давлению насыщенного пара, при котором пары находятся в равновесии с жидкостью. Если давление. на поверхности жидкости меньше давления насыщенного пара, внешнее давление на пузырьки оказывается меньше внутреннего, размеры пузырьков увеличиваются, и они выталкиваются на поверхность, что сопровождается разрывом сплошности жидкости и изменением ее свойств. Одним из условий уменьшения количества нерастворенного газа является соблюдение режима I = onst. [c.11]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...