Гидравлика

1. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ
1.1. Сведения из теории

Жидкостью называется физическое тело, обладающее двумя отличительными особенностями: незначительным изменением своего объема под действием больших внешних сил и текучестью, легкоподвижностью, т.е. изменением своей формы под действием даже незначительных внешних сил. Одной из основных механических характеристик жидкости является плотность.

1.1.1. Плотность

Плотностью (кг/м³) называется масса единицы объема жидкости:

, (1.1)

где m – масса жидкого тела, кг; W – объем, м³.

Плотность жидкостей уменьшается с увеличением температуры. Исключение представляет вода в диапазоне температур от 0 до 4 ⁰С, когда ее плотность увеличивается, достигая наибольшего значения при температуре 4 ⁰С ρ = 1000 кг/м³.
1.1.2. Удельный вес

Удельным весом (Н/м³) жидкости называется вес единицы объема этой жидкости:

, (1.2)
где G – вес жидкого тела, Н; W – объем, м³.
Между плотностью и удельным весом существует связь:


, (1.3)

где g – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².

Численные значения и для воды и некоторых других жидкостей (при различной температуре t⁰ в градусах Цельсия (⁰С) приводятся в табл. 1.

Таблица 1

Название жидкости	T , ^0C	, кг/м^3	, КН/м^3
Вода Морская вода Ацетон Бензин Глицерин (безводный) Керосин Масло веретенное Масло машинное Масло минеральное Масло трансформаторное Нефть натуральная Ртуть Ртуть Скипидар Спирт метиловый Спирт этиловый Чугун расплавленный Эфир этиловый	0 4 10 20 30 40 50 15 15 15 20 15 20 20 15 20 15 0 20 18 15 15-18 1200 15-18	997,87 1000,00 999,73 998,23 995,67 992,24 988,07 1020-1030 790 680-740 1260 790-820 889 898 890-960 887 700-900 13596 13546 870 810 790 7000 740	9,80537 9,80665 9,80400 9,78929 9,76419 9,73055 9,68966 10,003-10,1 7,74725 6,669-7,257 12,2364 7,747-8,041 8,71811 8,80637 8,728-9,414 8,69850 6,864-8,825 133,331 132,841 8,53178 7,94339 7,74725 68,6465 7,25692

Сопротивление жидкостей изменению своего объема под действием давления и температуры характеризуется коэффициентами объемного сжатия и температурного расширения.

1.1.3. Коэффициент объемного сжатия


Коэффициент объемного сжатия (Па^-1) – это относительное изменение объема жидкости при изменении давления на единицу:


, (1.4)

где W – изменение объема W; – изменение плотности , соответствующее изменению давления на величину .

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется модулем упругости жидкостей E_ж (Па)


. (1.5)

Значение модуля упругости жидкостей зависит от давления и температуры. Если принять, что приращение давления , а изменение объема , то:

; (1.6)
. (1.7)
1.1.4. Коэффициент температурного расширения

Коэффициент температурного расширения (⁰С)^-1 выражает относительное изменение объема жидкости при изменении температуры на один градус:

, (1.8)

где W – изменение объема W, соответствующее изменению температуры на величину t.

Коэффициент температурного расширения воды увеличивается с возрастанием температуры (см. табл. 1) и давления; для большинства других капельных жидкостей с увеличением давления уменьшается. Если принять, что приращение температуры , а изменение объема , то:


; (1.9)
. (1.10)

Таблица 2