Физические свойства жидкостей и газов

1. Плотность.

Плотность является характеристикой распределения массы в пространстве, занятом жидкостью или газом. Среднее значение плотности в малом объеме определяется как отношение массы Dm, заключенной в этом объеме, к самому объему DV

Величина плотности в данной точке определяется как предел вышеприведенного выражения, т.е.

В термодинамике широко применяют величину, обратную плотности - удельный объем, размерность которого, соответственно - м³/кг.

2. Сжимаемость.

Cпособность жидкости или газа под действием внешнего давления изменять свой объем и, следовательно, плотность, называется сжимаемостью. Количественно сжимаемость среды определяется изменением ее плотности Dr, отнесенной к единице приложенного давления Dp. В физике обычно пользуются обратной величиной, равной квадрату скорости звука в данной среде

или

Для малосжимаемых жидкостей и газов при больших изменениях давления Dp изменение плотности будет малым: а скорость звука большой, для сильно сжимаемых жидкостей - наоборот. Следовательно, характеристикой сжимаемости жидкостей и газов в состоянии покоя служит скорость звука в данной среде. Чем больше скорость звука, тем меньше сжимаемость среды. Так, например, сжимаемость воды, скорость звука в которой ~1500 м/с, значительно меньше сжимаемости воздуха, в котором скорость звука составляет около 300м/с. Для движущихся жидкостей или газов оценкой сжимаемости обычно является отношение скорости потока к скорости звука, называемое числом Маха

Если скорость движения жидкости мала по сравнению со скоростью звука в этой среде, то M << 1 и независимо от численного значения скорости звука жидкость или газ считают несжимаемыми.

Сжимаемость газа начинает сказываться уже при дозвуковых скоростях. Влияние сжимаемости возрастает с увеличением числа M и становится большим при околозвуковых и сверхзвуковых скоростях.

В поршневых и комбинированных двигателях внутреннего сгорания, газотурбинных установках с явлением сжимаемости и околозвуковых течений приходится сталкиваться при рассмотрении движения в лопаточных компрессорах, турбинах, процессов выпуска и др. Работа и быстродействие топливных систем двигателей, гидравлических механизмов, пневматических систем также существенно зависит от сжимаемости газов и капельных жидкостей (гидросмесей, масел, топлив). Все перечисленные факторы приходится учитывать при разработках и проектировании подобных устройств.

Дата добавления: 2013-12-13