1-тема. Пәнге кирисиў. Суйықлық ҳәм оның физикалық қәсийетлери Реже

1.3. Суйықлық ҳәм оның физикалық қәсийетлери

Суйықлық қандай ыдысқа салынса, сол ыдыстың қәлибин алатуғын ағыўшаңлық қәсийетине ийе, яғный оның белгили бир қәлиби жоқ болып табылады.

Барлық суйықлықлар ҳәм газлердиң қозғалыслары гидравлика нызамлықлары жәрдеминде үйрениледи. Суйықлықлар ҳәм газлерди бир-биринен ажыратыў ушын суйықлықларды тамшылаўшы суйықлықлар, газлерди болса эластик суйықлықлар деп қаралады. Буннан былай тамшылаўшы суйықлықлар қысқаша суйықлықлар деп аталады. Суў өзиниң ағыўшаңлық ҳәм қысылмаслық қәсийетлери менен басқа суйықлықлардан ажыралып турады.Гидравликада суйықлық дегенде әпиўайы тәбийғый суў нәзерде тутылады.
Гидравлика пәнинде теориялық изертлеўлерди әпиўайыластырыў мақсетинде идеал суйықлық түсинигинен пайдаланылады. Идеал суйықлық деп, басым ҳәм температура тәсиринде өзиниң көлемин абсолют өзгертпейтуғын ямаса абсолют қысылмайтуғын, өзгермес тығызлыққа ийе болған ҳәм ишки сүйкелиў күши болмаған, жабыспайтуғын суйықлықларға айтылады. Ҳақыйқатында қәлеген суйықлық басым ямаса температура тәсиринде аз болсада өз көлемин өзгертеди, оларда ишки сүйкелиў күшлери пайда болады. Демек, тәбиятта идеал суйықлық болмайды, яғный ҳәмме суйықлықлар реал суйықлықлар болып есапланады. Тыныш турған суйықлықта урынба күшлениў болмайды, қозғалыстағы суйықлықларда урынба күшлениў болады. Айтылғанлардан төмендеги жуўмақлар келип шығады:
1) тыныш жағдайдағы суйықлықлар үйренилип атырғанда суйықлықларды идеал ҳәм реал суйықлықларға ажыратыў зәрүрияты жоқ, себеби тыныш жағдайдағы ҳәр қандай суйықлықта урынба күшлениў болмайды;
2) реал суйықлықлар қозғалысы үйренилип атырғанда ишки сүйкелиў күшин яғный жабысқақлықты есапқа алыўымыз шәрт, себеби жабысқақлық қозғалыстағы реал суйықлықтың тийкарғы қәсийети болып есапланады.
Суйықлықлардың гидравликада пайдаланылатуғын тийкарғы физикалық сыпатламалары - тығызлық, салыстырма аўырлық, суйықлықтың ыссылықтан кеңейиўи, суйықлықтың қысылыўы, жабысқақлық ҳәм басқалар болып есапланады.
1. Суйықлықтың тығызлығы деп оның көлем бирлигиндеги массасына айтылады. Тығызлық ҳәриби менен белгиленеди:
ρ = М/V, (1.4)
бул жерде _М- суйықлықтың массасы, кг;V- суйықлықтың көлеми, м³.
Базыда әмелиятта салыстырма тығызлық түсиниги қолланылады:
 δ = ρ/ρ_сув , (1.5)
Салыстырма тығызлық деп суйықлық тығызлығының суўдың 4⁰C температурадағы ҳәм нормал атмосфера басымындағы (P=760 мм сынап бағанасы) тығызлығына қатнасына айтылады.
Айырым суйықлықлардың тығызлығы төмендеги 1.1-кестеде келтирилген.
1.1-кесте

Суйықлық түри	t, ^0C	ρ, кг/м^3	Суйықлық түри	t, ^0C	ρ, кг/м^3
Суў	0	997,87	Глицерин	20	1260
	4	1000,00	Керосин	15	790-820
	10	999,73	Веретин майы	20	889
	20	998,23	Машина майы	20	898
	30	995,67	Минерал майы	15	890-960
	40	992,24	Трансформатор майы	20	887
	50	988,07	Нефт	15	700-900
	60	982,96	Симоб	0	13596
	80	972,17		20	13546
	100	958,44	Скипидар	18	870
Теңиз суўы	15	1020-1030	Метил спирти	15	810
Ацетон	15	790	Этил спирти	15-18	790
Бензин	15	680-740	Этил эфири	15-18	740

2. Суйықлықлардың көлем бирлигиндеги аўырлығына салыстырма аўырлық деп аталады. Салыстырма аўырлық γ ҳәриби менен белгиленеди:

γ = G/V (1.6)
бул жердеG-суйықлықтың аўырлығы.
Масса менен аўырлық бир-бири менен төмендегише байланыста болады:
Mg = G, (1.7)
M = G/g, (1.8)
g-еркин түсиў тезлениўи, м/с².
(1.7) теңлемедеги масса муғдарын (1.4) теңлемеге қойсақ, тығызлық ҳәм салыстырма аўырлық арасында төмендеги байланыс мүнәсебети келип шығады:
γ =G/V (1.9)
буннан тығызлық
ρ = γ/g (1.10)
Базы суйықлықлардың салыстырма аўырлықлары төмендеги 1.2-кестеде келтирилген.
1.2-кесте

Суйықлық түри	t, ^0C	γ, кН/м^3	Суйықлық түри	t, ^0C	γ, кН/м^3
Суў	0	9,80537	Глицерин	20	12,2364
	4	9,80665	Керосин	15	7,747-8,041
	10	9,80400	Веретин майы	20	8,71811
	20	9,78929	Машина майы	20	8,80637
	30	9,76419	Минерал майы	15	8,728-9,414
	40	9,73035	Трансформатор майы	20	8,69850
	50	9,68966	Нефт	15	6,864-8,825
	60	9,64519	Симоб	0	133,331
	80	9,53336		20	132,841
	100	9,40190	Cкипидар	18	8,53178
Теңиз суўы	15	10,003-10,1	Метил спирти	15	7,94339
Ацетон	15	7,74725	Этил спирти	15-18	7,74725
Бензин	15	6,669-7,257	Этил эфири	15-18	7,25692

Тығызлық ҳәм салыстырма аўырлық температураға байланыслы рәўиште өзгереди. Жоқарыдағы 1.1 ҳәм 1.2-кестелерде суў тығызлығы ҳәм салыстырма аўырлығының температураға байланыслы өзгериўи келтирилген.

3. Суйықлықлардың ыссылықтан кеңейиўи. Ыссылық өзгерген ўақытта тығызлық пенен бирге көлемде өзгерип барады. Суйықлықлардың бундай қәсийетлеринен әмелиятта пайдаланылады. Суйықлықлардың көлемлик кеңейиўин аңлатыў ушын “көлемлик кеңейиўдиң температура коэффициенти” шамасы киргизилген болып, ол төмендеги формула менен есапланады:
 β_t = (1/W)•(∆W/∆t), , (1.11)
бул жерде ∆W=W-W₀ -ысығаннан кейинги ҳәм басланғыш көлемлер айырмасы;  ∆t=t-t₀ - тап усындай температуралар айырмасы.
t=20⁰C нормал температурадағы бир неше суйықлықлар ушын β_t ның мәниси төмендеги 1.3-кестеде келтирилген.
1.3 -кесте

Босим р, Па	^0C
	1-10	10-20	40-50	60-70	90-100
βt , 1/^0C	0,000014	0,000150	0,000422	0,000556	0,000719

4. Суйықлықлардың қысылыўы. Техника ҳәм тәбиятта басым жүдә үлкен болған жағдайлар ушырасады. Бундай жағдайда суйықлықлардың улыўма көлеми қаншелли үлкен болған сайын, көлемниң өзгериўиде соншелли сезилерди муғдарға ийе болады ҳәм есапқа алынады.

Суйықлықлардың қысылыўын аңлатыў ушын көлемлик қысылыў коэффициенти түсиниги киргизилген. Басымды бир бирликке арттырылғанда суйықлықтың көлем бирлигинде кемейген муғдары көлемлик қысылыў коэффициенти деп аталады ҳәм ол төмендеги формула менен есапланады:
 β_P = - (1/W)•(∆W/∆p) , (1.12)
бул жерде ерда ∆p=p-p₀  -өзгерген ҳәм басланғыш басымлар айырмасы. Бир неше суйықлықлар ушын β_w ның мәниси төмендеги 1.4-кестеде келтирилген.
1.4-кесте

Суйықлық	Суў	Бензин	Глицерин	Сынап	Ылайлықлар
1/βw , мПa	2110	1,3*10^3	4,4*10^3	3,2*10^4	2,5*10^3

Көлемлик қысылыў коэффициентине кери үлкенлик эластиклик модули деп аталады ҳәм ол төмендегише анықланады:

К = 1/ β_w, (1.13)
Дене массасының өзгермеслигинен (1.4-формула) пайдаланып көлемлик қысылыў коэффициенти ҳәм тығызлық арасында төмендеги байланысты келтирип шығарыў мүмкин:
-(∆W/W) = ∆ρ/ρ буннан β_P = - (1/ρ)•(∆ρ/∆p) буннан  , (1.14)
Усы (1.14) формула суйықлық басымының өзгериўи тығызлықтың да өзгериўине себеп болыўын көрсетеди.
5. Жабысқақлық. Суйықлық қатламларының бир-бирине салыстырғанда қозғалыўына қарсылық көрсетиў қәсийетине суйықлықтың жабысқақлығы деп аталады. Жабысқақлық ҳәдийсеси суйықлықлар қозғалғанда жүзеге келеди. Қатламлардың қозғалысына қарсылық көрсетиўши күшке–ишки сүйкелиў деп аталады. 1686-жылда Ньютон тәрепинен суйықлық қатламларының өз-ара жылжыўына карсылык кылыўшы суйкелиў күши еки қатлам арасындағы бет майданына, қатламлардың бир-бирине салыстырғанда жылжыў тезлигине ҳәм усы суйықлықтың жабысқақлық коэффициентине туўры пропорционал деген гипотеза алдыңға сүриледи (1.1-сүўрет) ҳәм ол төмендеги формула арқалы аңлатылады:
F= ±µdS(du/dn), (1.15)
бул жерде du-жылжыў тезлиги; dS-қатламлардың бет майданы; µ-динамикалық жабысқақлық коэффициенти.
Динамикалық жабыскаклык коэффициентининг СИ системасында өлшеў бирлиги [μ] = н∙с/м², СГС системасында дина∙с/м²=Пуаз (Пз) деп аталады.
Сүйкелиў күши теңлемесиниң еки тәрепин элементар майданға бөлиў арқалы бирлик майдандағы сүйкелиў күшин табамыз:
τ = F/S = ±μ(du/dn), (1.16)
Гидравликада, көбинесе кинематикалық жабысқақлық коэффициенти ν ден пайдаланылады:
ν = μ/ρ (1.17)
бул жерде μ -динамикалық жабысқақлық коэффициенти; ρ-суйықлықтың тығызлығы.
Кинематикалык жабыскаклык коэффициентининг СИ системасында ѳлшем бирлиги м²/с, СГС системасында см²/с ямаса стокс (ст). 1 м²/с = 10⁴ст = 10⁶ сст.