КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Основные физические свойства жидкости и газа
Жидкостью называется физическое тело, обладающее большой подвижностью своих частиц и принимающих форму сосуда или части сосуда, в котором она находится. Жидкости делятся на: · слабо сжимаемые (капельные жидкости) – вода, нефть, керосин и другие; · сжимаемые (газообразные жидкости) – воздух, кислород, метан. С точки зрения физики, слабо сжимаемые жидкости это жидкости, а сжимаемые жидкости это газы. С точки зрения гидромеханики различие между ними заключается в разной зависимости плотности этих жидкостей от давления. Жидкости характеризуются следующими свойствами. Плотностью жидкости ρ - называется отношение массы жидкости M к её объёму V
Плотность жидкости в системе Си имеет размерность кг/м3. Плотность воды при атмосферном давлении и температуре 4°С равна ρв = 1000 кг/м3. Объёмным весом жидкости γ - называется отношение веса G жидкости к её объёму V
Объёмный вес жидкости в системе Си имеет размерность н/м3. Объёмный вес и плотность связаны между собой соотношением
С введением системы СИ объемный вес γ использовать в расчетных формулах запрещено. Но в старых учебниках и справочниках встречается понятия объемного веса, поэтому в этом случае необходимо перейти к плотности, используя соотношение (2.3). Коэффициентом объёмного сжатия жидкости βp – называется относительное изменение объема жидкости, при изменении давления на единицу
где dV/V - – относительное изменение объёма жидкости; dp - – изменение давления. Коэффициент объёмного сжатия жидкости характеризует способность жидкости изменять объём, а соответственно и плотность, при изменении давления и в системе СИ имеет размерность Па-1. Знак «минус» в формуле (2.2) выбран для того, чтобы коэффициент объёмного сжатия жидкости был положительным. Модулем упругости жидкости Еж называется величина обратная коэффициенту объёмного сжатия жидкости:
Коэффициент объёмного сжатия и модуль упругости для воды соответственно равны βp = 5 10-10 Па-1 и Еж = 2 109 Па. В водопроводных сетях давление составляет (0,3¸0,5) МПа. Поэтому даже при изменении давления равного Dp = 1 МПа относительное изменение объёма и плотности составит , поэтому в этом случае можно считать плотность капельной жидкости постоянной ρ = ρ0 =const. При больших давлениях изменение объёма жидкости и плотности с давлением можно найти, интегрируя уравнение (2.2)
где V0 и ρ0 – объём и плотность жидкости при давлении p0. Коэффициентом температурного расширения жидкости βt – называется относительное изменение объема жидкости, при изменении температуры на единицу
где dV/V - – относительное изменение объёма жидкости; dt - – изменение температуры. Коэффициент температурного расширения жидкости характеризует способность жидкости изменять объём, а соответственно и плотность, при изменении температуры и в системе СИ имеет размерность 1/град. Сжимаемые жидкости (газы) при малых изменениях давления и температуры также можно характеризовать коэффициентами объёмного сжатия и температурного расширения. Но при больших изменениях давлений и температур эти коэффициенты меняются в больших пределах, поэтому зависимость плотности идеального газа с давлением и температурой находятся на основе уравнения состояния Клайперона - Менделеева:
где p – абсолютное давление, Па; V – объём, который занимает газ, м3; M – масса газа, кг; Mm - молекулярная масса газа, кг/кмоль; R = 8,314 Дж/моль·- универсальная газовая постоянная не зависит от состава газа; T = 273,14 + t – абсолютная температура, K. Разделим последнее уравнение на объём получим
где R’ = R/Mm – газовая постоянная зависит от состава газа. Газовая постоянная для воздуха и метана соответственно равны, R΄воздуха = 287 Дж/кг K˚; R΄метан = 520 Дж/кг K˚. Последнее уравнение иногда записывают в виде
Из последнего уравнения видно, что плотность газа зависит от давления и температуры, поэтому если вам известна плотность газа, то необходимо указывать давление, температуру и состав газа, что неудобно. Поэтому вводятся понятия нормальных и стандартных физических условий. Нормальные условия соответствуют температуре t = 0°С и давлению pат = 0,1013°МПа. Плотность воздуха при нормальных условиях равна ρв.н.ус = 1,29 кг/м3. Стандартные условия соответствуют температуре t = 20°С и давлению pат = 0,1013°МПа. Плотность воздуха при стандартных условиях равна ρв.ст.ус = 1,22 кг/м3. Поэтому по известной плотности при данных условиях, можно рассчитать плотность газа при других значениях давления и температуры
Уравнение процесса. При движении газов происходит обмен теплом с окружающей средой, поэтому по разному меняется и плотность газа и давление и температура. Изотермический процесс это процесс, при котором теплообмен с окружающей средой происходит мгновенно. Уравнение изотермического процесса записывается в виде:
где p1 – давление в начале процесса, p2 – давление в конце процесса, p0 – характерное давление, например при нормальных условиях. Политропический процесс это процесс, при котором теплообмен с окружающей средой происходит, но затруднен. Уравнение политропический процесс записывается в виде:
где n – показатель политропы. Адиабатический процесс это процесс, при котором теплообмен с окружающей средой не происходит. Уравнение адиабатического процессапроцесс записывается в виде:
где k = cp/cv - показатель адиабаты; cp – теплоёмкость газа при постоянном давлении; cv – теплоёмкость газа при постоянном объёме. Показатель адиабаты для воздуха kвозд. = 1,41, для метана kметан = 1,31.
Дата добавления: 2014-01-07; Просмотров: 4561; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |