1.1. Рабочие среды. Плотность и сжимаемость жидкостей.

Жидкость — непрерывная среда, обладающая свойством текучести, т. е. способная неограниченно изменять свою форму под действием сколь угодно малых cил, но в отличие от газа мало изменяющая свою плотность при изменении давления.

В аэромеханике применяют термин «капельная жидкость» с целью под­черкнуть отличие жидкости от газа; газ в этих случаях называют «сжимае­мой жидкостью».

Согласно современным представлениям, жидкость по своему строению ближе к твёрдым телам, чем к газам. Как физическое тело, жидкость обладает двумя особыми свойствами:

- она мало изменяет свой объём при изменении давления и температуры и в этом отношении сходна с твёрдым телом;

- она обладает текучестью, т.е. принимает форму того сосуда, в котором находится, и в этом отношении сходна с газом (газ занимает весь предоставленный ему объём).

Ж идкости бывают идеальные и реальные. Идеальные - невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью объёма под воздействием внешних сил. Реальные - вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими. В ньютоновских жидкостях при движении одного слоя жидкости относительно другого величина касательного напряжения пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Такая закономерность была установлена Ньютоном в 1686 году, поэтому эти жидкости (вода, масло, бензин, керосин, глицерин и др.) называют ньютоновскими жидкостями. Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя.

Табл.1.

Основные свойства жидкостей: плотность, удельный вес, вязкость, сжимаемость и др.

1.1. Плотность жидкости; удельный вес жидкости.

Пусть некоторый объём жидкости V имеет массу m. Назовём плотностью жидкости отношение её массы к объёму:

ρ = (1-1)

Удельный вес – это вес единицы объёма жидкости:

γ = = ρ g (1-2)

И плотность, и удельный вес жидкостей в гидравлических расчётах принимаются постоянными, не зависящими от давления величинами. Величина ускорения свободного падения на поверхности Земли меняется менее чем на 0,5%. Если учесть, что погрешность многих гидравлических расчётов составляют более 3%, зависимостью удельного веса от ускорения свободного падения можно пренебречь. В таблице 1 приведены значения плотности воды и ртути при разных температурах.

Значения плотности различных жидкостей в широком интервале температур и давлений можно найти в справочниках. Для некоторых из них данные приведены в таблице 2.