Сұйықтықтың физикалық қасиеттері

Жұмыс түрі: Іс-тәжірибеден есеп беру
Тегін: Антиплагиат
Көлемі: 9 бет
Таңдаулыға:

Қазақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі

әл-Фараби атындағы Қазақ Ұлттық Университеті

Факультет: “География және табиғатты пайдалану”

Кафедра: “Метеорология және Гидрология”

Мамандық: “Гидрология 3-топ”

СӨЖ

Тақырыбы: “Гидростатикадағы сұйықтықтың негізгі

физикалық қасиеттерін анықтау”

Орындаған: Галлам Ақниет

Тексерген: Амиргалиева А. С.

Алматы 2021ж.

Жоспар:

Кіріспе
Негізгі бөлімСұйықтықтың физикалық идеал және нақты сұйықтарБернулли теңдеуі
Қорытынды
Пайдаланылған әдебиеттер тізімі

КІРІСПЕ

Гидравлика - бұл сұйықтықтың тепе-теңдігі мен қозғалысының заңдылықтарын және оларды әр түрлі практикалық есептерді шешуде қолдануды қарастыратын ғылым.

Гидравлика екі үлкен бөлімнен тұрады:

Гидростатика - сұйықтықтардың немесе газдардың тепе-теңдік күйін зерттейтін ғылым саласы.

Гидродинамика - сұйықтықтардың қозғалыс түрлерін, құрылысын және қозғалыс заңдарын зерттейтін ғылым саласы.

Гидравликаның зерттеу объектісі - сұйықтық, табиғатта сұйықтықтың 4 агрегатты жағдайын қарастырады: қатты, сұйық, газ түрінде және плазмалы болып бөлінеді. Сұйық дегеніміз, қатты дене мен газ аралығында болады. Сұйықтың негізгі қасиеті - өте төменгі температура мен жоғары қысым кезінде, қатты дене қасиетінде болады (мұз), ал өте жоғары температура мен ең төменгі қысым кезінде - газ түріндегі қасиетіне айналады (бу) .

Сұйық - физикалық дене, оның бөлшектері өте қозғалғыш, аққыш келеді де, сыртқы күш әсерінен өзінің формасын өзгерте алатын қасиеті бар. Сұйықтар сығылатын (газ түрінде) және сығылмайтын немесе өте аз сығылатын (тамшылы) болып бөлінеді.

Сұйық қозғалысының заңдылығын зерттеуді жеңілдету үшін, идеалды (киялдағы) және (реалды) нақты сұйықтар деп екіге бөледі.

Идеалды (қиялдағы) - ол абсолютті қозғалмалы (яғни, тұтқырсыз сұйық), бұл сұйықта үйкеліс күші мен жанама кернеу күші болмайды да, температура артқан сайын кеңеймейді, сыртқы күш әсерінен оның өлшемі өзгермейді.

Идеал сұйықтың модельдерін қолдану гидромеханика мен инженерлік гидравликаның көптеген есептері мен мәселелерін шешуді жеңілдетіп, қазіргі кездегі математикалық аппараттарды қолдану арқылы қозғалыстағы сұйыққа зерттеу жүргізуге мүмкіндік береді.

Нақты сұйық - табиғатта кездесетін, сығымдылық және сығу мен созу күштеріне кедергі келтіретін қасиеттерге ие сұйықтық.

Нақты сұйықтар Ньютондыкі және Бингемдікі болып бөлінеді.

Ньютон сұйықтарының қозғалысы - сұйықтың бір қабатының екінші қабатына қарағандағы жанама кернеуі мен жылжу жылдамдығына пропорционалды болады.

Сұйықтықтың физикалық қасиеттері

Химия технологиясының процестері және аппараттарын есептеуде, сұйықтардың төмендегі негізгі қасиеттері қолданылады:

Олар тығыздық және меншікті салмақ. Сұйықтың көлем бірлігіндегі массасы сол сұйықтың тығыздығы деп аталады және « ρ » мен белгіленеді:

ρ = $\frac{\mathbf{m}}{\mathbf{V}}$

m - сұйық массасы, кг

V - сұйық көлемі, м ³

СИ системасында тығыздық кг/м ³ , ал МКГСС системасында кгс*с ² /м ⁴ өлшенеді.

Сұйықтың көлем бірлігіндегі салмағы сол сұйықтың меншікті салмағы деп аталады және « γ » мен белгіленеді.

γ = $\frac{\mathbf{G}}{\mathbf{V}}$

СИ системасында меншікті салмақ н/м ³ , ал МКГСС системасында кг/м ³ өлшенеді.

Сұйықтың массасы мен салмағы арасында мындай байланыс бар:

m = $\frac{\mathbf{G}}{\mathbf{g}}$

Мұнда: g - еркін түсу үдеуі, м/с ²

Бұл формулада m мәнін /1. 1/ теңдеуіне қойсақ:

ρ = $\frac{\mathbf{G}}{\mathbf{V*g}}$ = $\frac{\mathbf{\gamma}}{\mathbf{g}}$ , γ = $\mathbf{\ \rho g}$

Тамшылы сұйықтардың тығыздығы мен меншікті салмағы қысым мен температура өзгергенде өте аз өзгереді және серпімді сұйықтардың p және γ мәніне қарағанда едәуір көп болады.

Гидростатикалық қысым

Гидростатикалық қысым - тыныштықтағы сұйықтықтың берілген нүктесіндегі сығымдаушы тегеурін. Оның шамасы:

Р = lim( $\frac{\mathbf{\mathrm{\Delta}P}}{\mathbf{\mathrm{\Delta}\omega}}$ ) → 0(P) және оның әсер ету бағытына тәуелсіз.

Гидростатикалық қысым тегеуріннің өлшем бірлігімен өлшенеді (күштің ауданға қатынасы) : кг/см ² , т/м ² , кг/м. сек ² немесе 1 атм. 1кг/см ² -қа тең гидростатикалық қысымға және 10 м су бағанасының биіктігіне сәйкес келеді. Ауырлық күшінің әсерінен туындайтын гидростатикалық қысым:

P = P ₀ + xh

Мұндағы:

P ₀ - бастапқы гидростатикалық қысым деп аталатын сұйықтықтың бет қабатына түсірілетін қысым;

xh - артық гидростатикалық қысым деп аталатын сұйықтықтың бір өлшемді салмағының сұйықтық қарастырылып отырған нүктесінің батырылу терендігіне көбейтіндісі.

Идеал сұйықтық гидростатикалық қысымы нақты, бірақ тұтқырлығы аз сұйықтықтарға да қолдануға болатын өзіне тән мынадай үш қасиетке ие:

1) Гидростатикалық қысым - оны қабылдайтын ауданға, сұйықтық көлемінің ішіне тікелей бағытталып әсер етеді;

2) сұйықтықтың кез келген нүктесіндегі гидростатикалық қысым әсер ететін ауданның орналасу бағытына тәуелсіз, яғни гидростатикалық қысым барлық бағытта бірдей әсер етеді.

P _x = P _y = P _z теңдігі гидростатикалық қысымның екінші қасиетін өрнектейді;

3) нүктедегі гидростатикалық қысым оның кеңістіктегі координаттарына тәуелді, өйткені нүктелердің бату тереңдігі артқан сайын оның қысымы өсіп отырады және бұған керісінше, батырылу терендігі азайған сайын - қысым кемиді.

Гидростатикалық қысымның үш қасиеті мына формуламен көрсетіледі:

P = ƒ (x, y, z)

Сұйықтың маңызды физикалық қасиеттерінің бірі - тұтқырлық. Тұтқырлық (немесе ішкі үйкеліс деп те атайды) - бұл нақты сұйықтардың бір қабатының екінші қабатына қатысты орын ауыстыруына кедергі жасайтын қасиеті. Нақты сұйықтарың бір қабатының екінші қабатына қатысты орын ауыстыруы кезінде қабат бетіне бағытталған ішкі үйкеліс күштері пайда болады.

Гидродинамикадағы идеал және нақты сұйықтар

Гидродинамикада идеал және нақты (реал) сұйықтар ұғымы бар. Идеал сұйық ұғымын, үйкеліс күші өте аз әсер ететін жағдайдағы сұйық қозғалысын жеңілдету мақсатында, 1755 ж. Эйлер ұсынды. Идеал сұйық - сығылмайды және бөлшектері арасында ішкі үйкеліс (тұтқырлық) болмайды. Тіршілікте барлық сұйықтар бір дәрежеде сығылады және тұтқырлы; олар нақты немесе тұтқырлы сұйықтар деп аталады. Нақты сұйықтар тамшылы (сұйықтың өзі) және серпімді (газдар) болып бөлінеді.

Сұйықтар мен газдар механикасы аққыш орта қозғалысының тепе-теңдігі мен заңдылықтарын зерттейді - сұйықтар мен газдардың. Гидродинамикада идеал және нақты (реал) сұйықтар ұғымы бар. Идеал сұйық ұғымын, үйкеліс күші өте аз әсер ететін жағдайдағы сұйық қозғалысын жеңілдету мақсатында, 1755 ж. Эйлер ұсынды. Идеал сұйық - сығылмайды және бөлшектері арасында ішкі үйкеліс (тұтқырлық) болмайды. Тіршілікте барлық сұйықтар бір дәрежеде сығылады және тұтқырлы; олар нақты немесе тұтқырлы сұйықтар деп аталады. Нақты сұйықтар тамшылы (сұйықтың өзі) және серпімді (газдар) болып бөлінеді.

Тығыздық - сұйық көлемінің бір бірлігінде болатын оның массасы

Сұйықтың негізгі қасиеттер

тығыздық (меншікті салмақ)

тұтқырлық

беттік керілу

Тығыздық- сұйық көлемінің бір бірлігінде болатын оның массасы

Меншікті салмақ - сұйықтың көлем бірлігінің салмағы

Тұтқырлық - сұйықтың қозғалысқа кедергі көрсету қасиеті. Сұйықтың бұл қасиеті үйкеліс күшін тудырады. Беттік бірлігіне Ғ келтірілген сұйық ішіндегі үйкеліс күші Т ішкі үйкелістің кернеуі τ деп аталады: τ - нормаль бойынша жылдамдық градиенті μ - тұтқырлықтың динамикалық коэффициенті

Динамикалық тұтқырлық коэффициентінің сұйық тығыздығына қатынасы тұтқырлықтың кинематикалық коэффициенті деп аталады .

Беттік керіліс : сұйық беттігіне жайғасқан молекулалар сұйық ішінде орналасқан молекулалар тарапынан тартылысқа түседі, соның нәтижесінде сұйық ішіне бағытталған қысым пайда болады. Бұл күштердің әрекеті сұйықтың өзінің беттігін азайтуға ұмтылуынан пайда болады; жаңа беттер пайда болу үшін белгілі бір жұмыс талап етіледі. Жаңадан пайда болатын, бетке жұмсалатын жұмысты фазалар аралық немесе беттік керілу деп атайды σ, оның өлшем бірлігі [Дж/м ² ] немесе [н/м] .

Қысым: сұйық өзі тұрған ыдыстың қабырғасы мен түбіне, және оған батырылған кез-келген дене бетіне қысым түсіреді. Тыныштықтағы сұйықтың ішкі көлеміндегі кейбір элементарлы ауданға әсер ететін және осы ауданға нормаль бойынша бағытталған күш - гидростатикалық қысым күші . Бұл күштің аудан бірлігіне қатынасы орташа гидростатикалық қысым деп аталады. Қысым сұйықтың барлық нүктесінде барлық бағыттар бойынша бірдей. Қысым мен сұйық бағанасының биіктігі арасындағы байланыс:

р = γН, қысымды белгілі бір сұйық бағанасының бірлігі түрінде көрсетеді (мм су бағанасы, мм сынап бағанасы) . Физикалық шамаларды өлшеу жүйесіне СИ сәйкес қысымның өлшеу бірлігі 1 Па болады.

Гидравликаның - сұйықтар қозғалысы туралы ғылым - көп заңдары пештік газдарға қолданбалы екені теориямен, тәжірибемен белгіленді. Бұл заңдарды жақсы білу және оны орынымен қолдану пештердің және олардың негізгі бөлшектерінің мөлшерлерін анықтауға, газдың тасымалдануына жұмсалатын энергия шығынын есептеуге, металды қыздырудың жылдамдығы мен сапасына әсер етуге мүмкіндік береді. Жеке қабаттарының тығыздық айырмасы әсерінен туындайтын газ қозғалысы еркін немесе табиғи деп аталады. Сыртқы әсерден туындайтын (желдеткіштермен, жанарғылармен, бүріккіштермен және т. б. ) қысымдар айырымы әрекетінен газдың қозғалуы еріксіз немесе жасанды деп аталады. Сонымен, пештегі және оның элементтеріндегі газдар қозғалысы отынды жағу шарттарын, жылудың қыздырылатын металға берілуін, жану өнімдерінің аласталуын анықтайды. Бірқатар жағдайларда технологиялық процестердің өтуі газ қозғалысының сипатына тәуелді болады.

Бернулли теңдеуі

1738 жылы алынған Даниэль Бернулли теңдеуі гидродинамиканың негізгі теңдеуі болып табылады. Ол әртүрлі ағын бөлімдеріндегі қысым P, орташа жылдамдық υ және пьезометриялық биіктік z арасындағы байланысты береді және қозғалатын сұйықтық үшін энергияны сақтау заңын білдіреді. Бұл теңдеу есептердің кең ауқымын шешу үшін қолданылады.

Бернулли теңдеуі бойынша:

идеал сұйықтың қозғалысы кезінде геометриялық, пьезометриялық және жылдамдықты арындардың қосындысы (толық гидродинамикалық арын) ағынның барлық көлденең қимасында тұрақты шама.
Нақты сұйықтар үшін Бернулли теңдеуі : ұзындық мөлшерлігінде болады және жоғалған арын деп аталады, яғни нақты сұйықтың қалыптасқан қозғалысы кезінде геометриялық, пьезометриялық, жылдамдықты және жоғалған арындардың қосындысы ағынның кез-келген қимасындағы әрбір нүктеде тұрақты шама болып табылады.

Диаметрі өзгеретін, кеңістікте β бұрышта орналасқан құбырды қарастырайық. Қарастырылып отырған құбыржол учаскесінде екі бөлімді ерікті түрде таңдайық: 1-1 бөлім және 2-2 бөлім. Құбыр бойымен бірінші бөлімнен екіншісіне дейін сұйықтық қозғалады, оның шығыны Q.

Сұйықтықтың қысымын өлшеу үшін пьезометрлер қолданылады - сұйықтық биіктікке көтерілетін жұқа қабырғалы шыны түтіктер. Пьезометрлер әр бөлімде орнатылған, онда сұйықтық деңгейі әр түрлі биіктікке көтеріледі.

Пьезометрлерден басқа әр 1-1 және 2-2 секцияларына түтік орнатылады, оның иілген ұшы сұйықтық ағынына бағытталған, оны Питот түтігі деп атайды. Питотрубкалардағы сұйықтық пьезометриялық сызықтан өлшенгенде де әр түрлі деңгейге көтеріледі.

Бернулли теңдеуіне сәйкес кез-келген қимадағы идеал сұйықтықтың меншікті жалпы энергиясы тұрақты болады.

... жалғасы

Сіз бұл жұмысты біздің қосымшамыз арқылы толығымен тегін көре аласыз.