Основные физические свойства жидкостей. При измерении атмосферного давления используют единицу давления – бар 1бар = 105 Па

Единицы давления.

При измерении атмосферного давления используют единицу давления – бар

• 1бар = 10⁵ Па

При измерении при помощи пьезометрических трубок используют единицы длины

• для воды 1 мм.в.ст = 9,8 Па
• тогда 1бар = 9,8 м.в.ст
• для ртути 1 мм.рт.ст = 133,3Па

Можно подсчитать, что: мм.рт.ст.

Старая система измерения. Давление, создаваемое телом массой 1 кг на 1 см²: .

Плотност ь – масса жидкости m, заключенная в единице объема V

.

(1.11)

Плотность меняется при изменении температуры и давления.

Удельный вес – вес жидкости G в единице объема V

.

(1.12)

Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением

.

(1.13)

Сжимаемость – свойство жидкостей изменять объем при изменении давления. Сжимаемость капельных жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия, который представляет собой относительное изменение объема жидкости на единицу изменения давления

,

(1.14)

где V – первоначальный объем жидкости;

Знак «минус» в формуле обусловлен тем, что положительному приращению давления р соответствует отрицательное приращение (уменьшение) объема.

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия называется модулем упругости

.

(1.15)

В качестве примера, приведем значения модуля упругости стали и воды: . Таким образом, мы видим, что упругость воды всего только в 100 раз меньше упругости стали, значит, воду можно рассматривать как несжимаемое вещество.

Коэффициент объемного сжатияи модуль упругости капельных жидкостей практически не изменяется при изменении давления, и на практике очень часто их считают неизменными. Част при расчетах коэффициент объемного сжатия воды принимают постоянным и равным 0,49×10–9 Па^–1.

Сжимаемость характеризуется также отношением изменения давления к изменению плотности, равным квадрату скорости распространения звука в среде:

(1.16)

Очевидно, для малосжимаемой среды при больших изменениях давления изменение плотности незначительно и скорость звука получается большой, и наоборот, при большой сжимаемости скорость звука оказывается малой (для воздуха – 330 м/с).

Для оценки сжимаемости среды при ее движении важно не абсолютное значение скорости звука а, а относительное, которое называется числом Маха:

Ма = u / a.

Если скорость движения воздуха мала по сравнению со скоростью движения звука в ней, число Маха мало по сравнению с единицей и движущуюся среду можно рассматривать как несжимаемую жидкость. Скорость воздуха в воздуховодах, газа в газопроводах низкого давления и газоходах котельных установок не превышает 12 м/с. Следовательно, в практике теплоснабжения и вентиляции газ(воздух) можно рассматривать как несжимаемую жидкость. При движении газов со скоростью более 70 м/с влияние сжимаемости следует учитывать.

В отличие от капельных жидкостей газы характеризуются значительной сжимаемостью и высокими значениями коэффициента температурного расширения. Зависимость плотности газов от давления и температуры устанавливается уравнением состояния. Для совершенных газов (нет взаимодействия между молекулами) справедливо уравнение Клапейрона, позволяющее определить плотность газа при известных давлении и температуре

(1.17)

где р – абсолютное давление; R – удельная газовая постоянная (для воздуха R= 283 Дж/кг·К);
Т – абсолютная температура.

В технических расчетах плотность газа, приводят к нормальным физическим условиям
(t = 0ºC; p = 101325 Па) или стандартным условиям (t = 20ºC; p = 101325 Па)

Можно подсчитать, что в стандартных условиях плотность воздуха ρ = 1,21 кг/м³.

При других условиях плотность воздуха можно определить по формуле

,

(1.18)

где ρ₀, Т ₀ и р ₀ – плотность, температура и давление при известных стандартных условиях соответственно.

Сжимаемость газа зависит от характера процесса изменения состояния. Для изотермического процесса сжимаемость воздуха составляет примерно 9,8×10⁴ Па, что превышает в 20000 раз сжимаемость воды.

Температурное расширение – увеличение объема капельных жидкостей, при увеличении температуры, характеризуется коэффициентом температурного расширения , выражающим относительное увеличение объема жидкости при увеличении температуры на 1 град.

,

(1.19)

где – изменение объема при повышении температуры на величину.

Если считать, что плотность не меняется при изменении давления, а только от температуры, то для расчета изменения плотности капельных жидкостей с изменением температуры можно использовать формулу

,

(1.20)

где – плотность при известной температуре .

Дата добавления: 2014-01-05