1.3 Температурное расширение капельных жидкостей

Температурное расширение капельных жидкостей характеризуется коэффициентом температурного расширения , выражающем относительное изменение объёма при изменении температуры жидкости на 1 градус, 1/К:

=  . (1.7)

Хотя коэффициенты температурного расширения капельных жидкостей невелики, однако плотности капельных жидкостей от температуры зависят довольно существенно:

 = ₀  , (1.8)

где Т₀ и Т  температура начальная и изменённая соответственно.

Значения берутся из справочных таблиц для заданного интервала (не для разницы) температур, т.к. при одинаковой разности температур в различных интервалах будет различным. Так, при разности температур, равной десяти градусам, в интервале (Т₂₀ – Т₁₀) = 0,00015 1/К, а в интервале (Т₁₀₀ – Т₉₀) = 0,00072 1/К.

Способность жидкостей изменять плотность (удельный вес) при изменении температуры широко применяется в технике для создания естественной циркуляции в отопительных системах, в котлах, для удаления продуктов сгорания из печей и т.п.

1.4 Сжимаемость и температурное расширение газов

Газы характеризуются значительной сжимаемостью и коэффициентом температурного расширения.

Зависимость плотности газа от давления и температуры устанавливается уравнением состояния идеального газа.

Запишем уравнение Клапейрона:

 = или = R  T или pV_уд = R  T, (1.9)

где р и Т  абсолютные давление и температура соответственно;

V_уд – удельный объём;

R  удельная газовая постоянная, различная для разных газов, но не зависящая от температуры и давления. Например, для воздуха R_возд = 287 Дж/(кг К).

Реальные газы в условиях, далёких от сжижения, незначительно отличаются от поведения идеальных газов и для них в довольно широких пределах можно пользоваться уравнениями состояния идеальных газов.

В технических расчётах плотность газов приводят к нормальным физическим условиям (НФУ) Т₀ =273 К (0 °С) и р₀ =101325 Па (760 мм рт. ст.) или стандартным условиям Т =293 К (20 °С) и р =101325 Па.

Плотность газов при рабочих или рабочих условиях (или данных физических условиях ДФУ) определяется по формуле:

 = ₀   , (1.10)

где ₀ – плотность газа при нормальных (стандартных) условиях;

р₀ и Т₀ – абсолютные давление и температура при нормальных (стандартных условиях);

р и Т – абсолютные давление и температура при ДФУ .

Выводы, полученные для капельных жидкостей, могут применяться к газу в тех случаях, когда в пределах рассматриваемого явления изменения давления и температуры незначительны.

Следует учесть, что при движении газов с большими скоростями могут возникнуть изменения давления, а, следовательно, и плотности. Соотношение между скоростью движения и скоростью звука позволяет судить о необходимости учёта сжимаемости газа в конкретном случае. Практически при скоростях движения газа до 70..100 м/с газ можно принимать как несжимаемую жидкость ( = const). При больших скоростях движения, а также при большой разности давлений влияние сжимаемости следует учитывать, т.е. полагать, что плотность не постоянна ( const) и газ рассматривать как сжимаемую жидкость.