Что такое реальная жидкость

Чем отличается идеальная жидкость от реальной

Чтобы легче усваивать законы движения жидкости, ученые ввели понятие «идеальная и реальная жидкость».

Идеальная – невязкая жидкость. В ней нет сил трения, касательных напряжений, поэтому под воздействием внешних сил такая жидкость не изменяется в объеме. В реальной жизни такой жидкости не существует.

Реальной жидкостью называется жидкость, характеризующаяся вязкостью. В ней присутствуют силы трения и напряжения. Поэтому она сжимается, сопротивляется, обладает подвижностью.

Вязкость и реальная жидкость

Любой реальной жидкости присуща определенная степень вязкости. Благодаря этому при относительном сдвиге смежных частиц жидкости возникает внутреннее трение. Существуют легко подвижные жидкости – воздух, вода. Какие жидкости называют реальными высоковязкими? Те, в которых сопротивление сдвигу значительно. Это тяжелые масла, глицерин.

Вязкость характеризует подвижности частиц жидкости, ее текучесть. На этом построен закон внутреннего трения Ньютона. По нему при течении жидкости между ее слоями образуются касательные напряжения, которые пропорциональны градиенту скорости.

Реальные жидкости делятся на:

Ньютоновские реальные жидкости это жидкости, при движении одного слоя которых относительно другого величина касательных напряжений (внутреннего трения) пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю.

Неньютоновские. Обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя, величина которых зависит от вида жидкости.

Основные физические свойства реальных жидкостей

Также к свойствам относятся газосодержание, испарение, кипение, теплоемкость и др.

Информация о реальной жидкости – это в гидравлике теоретическая основа. Законы равновесия и движения жидкости, эксперименты, связанные с ними, позволяют решать инженерные задачи. Полученные расчеты и выводы применяются при конструировании систем кондиционирования, вентиляции, газопроводов.

Источник

Реальная и идеальная жидкости

Жидкость– физическое тело, молекулы которого слабо связаны между собой. Поэтому незначительные силы способны легко изменить форму жидкости, которая способна сохранить объем, но не форму. В гидравлике жидкость рассматривают как непрерывную среду, заполняющую пространство без пустот и промежутков, т.е. отвлекаются от молекулярного строения жидкости и её частицы, даже бесконечно малые, считают состоящими из большого числа молекул.

Реальной жидкостью называют жидкость, обладающую вязкостью (свойство жидкости сопротивляться сдвигу ее слоев).

Идеальная или невязкая жидкость является упрощенной моделью реальной (вязкой) жидкости. По предположению, идеальная жидкость имеет все свойства реальной, кроме вязкости.

5.Физические свойства жидкостей

Физические свойства характеризуются температурным расширением, сжимаемостью, упругостью, испаряемостью и вязкостью.

Температурное расширение – это свойство жидкости изменять свой объем при изменении температуры

Сжимаемость жидкостей– это свойство жидкостей изменять свой объем при изменении давления

Упругость жидкостей – это способность жидкости принимать свой прежний объем после снятия внешней нагрузки. Такое свойство жидкости характеризуется коэффициентом упругости e= 1/bp. Свойство упругости определяет использование жидкости в качестве рабочего тела во многих гидравлических устройствах и в машинах и характеризуется модулем упругости К, Н/м.

Испаряемость. Испаряемость присуща всем жидкостям, но в различной степени, причем она сильно зависит от условий, в которых находится жидкость. Одной из характеристик испаряемости является температура кипения при нормальном атмосферном давлении. Но атмосферное давление – это лишь частный случай давления в гидросистеме, поэтому более полной характеристикой испаряемости являетсядавление (упругость) насыщенных паровpн.п.. Чем выше pн.п, тем более летучая жидкость. С ростом температуры оно возрастает, но для разных жидкостей в различной степени. Поэтому даже сухой воздух в квартире зимой при контакте с предметом, занесенным с мороза, при остывании становится влажным, и из него конденсируются капельки воды. Это хорошо знают люди, носящие очки. Образование конденсата можно наблюдать на поверхности труб, по которым подается холодная вода, на оконных стеклах и т.п.

Вязкость жидкостей–это свойство жидкостей оказывать сопротивление перемещению слоев жидкости относительно друг друга. Вязкость есть свойство противоположное текучести: более вязкие жидкости (глицерин, масла и т.п.) являются менее текучими и наоборот.

При течении вязкой жидкости вдоль твердой стенки происходит торможение потока, обусловленное вязкостью жидкости. Скорость потока отдельных слоев уменьшается по мере приближения слоя жидкости к стенке.

Вязкость капельных жидкостей в значительной мере зависит от температуры. Например, с повышением температуры вязкость капельной жидкости уменьшается, а воздуха увеличивается.

Абсолютная и относительная плотность жидкости

Важнейшим физическим свойством жидкости, определяющим её концентрацию в пространстве, является плотность жидкости. Под плотностью жидкости понимается масса единицы объёма жидкости:

Исключительными особенностями обладает вода, максимальная плотность которой отмечается при 4 °С

Относительной плотностью вещества называют отношение плотности исследуемого вещества к плотности эталонного вещества. В качестве эталонной жидкости чаще всего используют дистиллированную воду, плотность которой при +20 °C равна 998,203 кг/м3, а при температуре максимальной плотности (+4 °C) составляет 999,973 кг/м3.

Определяют относительную плотностьпри помощи пикнометра, взвешивая сначала пустой пикнометр, затем пикнометр с дистиллированной водой, а потом пикнометр с исследуемой жидкостью.

7. Сжимаемость.Сжимаемость –это свойство жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость характеризуется двумя величинами: коэффициентом объемного сжатия bp и объемным модулем упругости K.

Коэффициент объемного сжатия – это относительное изменение объема жидкости, приходящееся на единицу давления

.

Знак “минус” в этом выражении введен для того, чтобы этот коэффициент имел положительные значения, так как производная всегда отрицательная.

Если принять, что , то можно приближенно рассчитать объем и плотность жидкости при изменении давления:

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется объемным модулем упругости

Объемный модуль упругости несколько возрастает при повышении давления и немного снижается при росте температуры. Оценим сжимаемость капельных жидкостей. При атмосферном давлении для минеральных масел K » 1320 – 1720 МПа. При повышении давления на 10 МПа (приблизительно 100 ат) изменение объема минерального масла составит примерно

то есть изменение объема жидкости при столь существенном изменении давления составило 0,67%. По этой причине в гидравлике очень часто жидкость считают несжимаемой.

Для воды коэффициент при увеличении температуры возрастает. Рост давления при низких температурах приводит к увеличению , а при температурах выше 50°С – к его снижению. Для большинства других капельных жидкостей с ростом давления уменьшается.

В конечной форме при bT = const (при малом изменении температуры)

; ,

где DT = T – T0 – изменение температуры жидкости.

Изменение объема при нагревании жидкостей весьма ощутимо, поэтому его необходимо учитывать при проектировании гидравлических устройств, в которых жидкость существенно нагревается.

Дата добавления: 2018-05-02 ; просмотров: 4650 ; Мы поможем в написании вашей работы!

Источник

Чем вреден вейп (электронные сигареты) для здоровья человека

Производители вейпов заявляют, что их продукция совершенно безопасна для организма. Но, в действительности, электронные сигареты представляют такой же вред для здоровья, как и обычные.

Вейпы начали свое «шествие» по планете в начале двухтысячных годов и позиционировались как безопасная замена сигарет. В России они обрели популярность после принятия в 2013 году антитабачного закона, запрещающего курение в общественных местах.

Но, вероятнее всего, вейпы ждет та же судьба, что и обычные сигареты. Роспотребнадзор и Минздрав призывают внести поправки в законодательство о регулировании применения электронных сигарет и запрете их курения в общественных местах. Подобный проект уже лежит на рассмотрении в Правительстве страны.

Доказанный вред

Производители утверждают, что в сигаретах используется совершенно безопасное вещество, аналогичное чистому водяному пару. Но это не так. Попробуем выяснить, чем вреден вейп для здоровья человека, изучив его состав.

Исследования показали, что аэрозоль содержит никотин (не всегда), глицерин, ароматизирующие компоненты, пропиленгликоль, ацетальдегид, формальдегид и другие канцерогенные (провоцирующие образование злокачественных опухолей) вещества.

Пропиленгликоль используется при производстве продуктов бытовой химии. Попадая в организм, он поражает почки и головной мозг, нарушая их функционирование.

Природный никотин в вейпах заменен химическим, что представляет еще большую опасность организма.

В число химических заменителей входит сульфат никотина. Ранее он использовался как пестицид для уничтожения вредителей сельского хозяйства и борьбы с болезнями растений, но был запрещен из-за повышенной токсичности.

Чем вреден вейп для здоровья человека, если в его составе отсутствует никотин? Ароматизаторы, содержащиеся в аэрозоле, проникают в легкие и повреждают их на клеточном уровне. Воздействие оказывает накопительный эффект и со временем провоцирует развитие пневмонии, астмы, застойной сердечно-сосудистой недостаточности. К тому же даже чистый пар, постоянно воздействуя на слизистые оболочки, наносит им выраженный вред.

Пассивное курение

ВОЗ предупреждает, что люди, которые находятся возле вейперов, также подвергаются негативному воздействию курительных аэрозолей. Правда, масштабы вреда пока еще не изучены.

Риск взрыва

В мире, в том числе и в России, зафиксировано несколько инцидентов, когда электронная сигарета взрывалась во рту курящего.

57-летний житель Флориды в результате взрыва остался без языка, 17-летнему московскому школьнику выбило зубы, разворотило губы и челюсти: ему пришлось вставлять зубы и делать пластическую операцию. Но этим курильщикам еще «повезло»: 24-летнего американца курение лишило жизни – вейп разорвался и перерезал сонную артерию.

Сильный аллерген

Отсутствие контроля

Производство, ввоз, продажи и использование вейпов никто не контролирует. Поэтому узнать точный состав аэрозоля и дозировку компонентов невозможно. Даже, если на упаковке указано, что никотин отсутствует либо его содержание низкое, нет гарантии, что это действительно так.

Поможет ли вейп бросить курить?

Многие люди покупают электронные сигареты, чтобы отказаться от обычных, а со временем совсем бросить курить. Но это только миф. Прежде всего, вейпы сами являются причиной никотиновой зависимости, правда, менее выраженной. К тому же большинство курильщиков даже через год одновременно с электронными сигаретами продолжают курить обычные.

Источник

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Реальная жидкость

Реальная жидкость не допускает наличия разрывов непрерывности ни внутри движущегося потока, ни на границах его с твердым телом. В действительности жидкость или газ не могут скользить вдоль поверхности твердого тела; скорости тех частиц, которые граничат с твердой стенкой, равны нулю, жидкость как бы прилипает к поверхности тела. Однако эта скорость резко возрастает при удалении от поверхности и на внешней границе весьма тонкого по сравнению с размерами тела пограничного слоя достигает значений, соответствующих схеме свободного скольжения идеальной жидкости. В случае плохо обтекаемого тела пограничный слой отрывается от поверхности тела и значительно искажает картину обтекания тела идеальной жидкостью. Подробнее об этом будет сказано в главе VIII, посвященной динамике вязкой жидкости. [1]

Реальные жидкости не являются абсолютно подвижными. [2]

Реальные жидкости обладают рядом физических свойств, которые во многом определяют область их использования. Для изучения курса гидравлики из физических свойств жидкостей наиболее важными являются плотность ( весомость), удельный объем, температурное расширение, сжимаемость, вязкость. [3]

Реальная жидкость не допускает наличия разрывов непрерывности ни внутри движущегося потока, ни на границах его с твердым телом. В действительности жидкость или газ не могут скользить вдоль поверхности твердого тела; скорости тех частиц, которые граничат с твердой стенкой, равны нулю, жидкость как бы прилипает к поверхности тела. Однако эта скорость резко возрастает при удалении от поверхности и на внешней границе весьма тонкого по сравнению с размерами тела пограничного слоя достигает значений, соответствующих схеме свободного скольжения идеальной жидкости. В случае плохо обтекаемого тела пограничный слой отрывается от поверхности тела и значительно искажает картину обтекания тела идеальной жидкостью. [4]

Реальные жидкости также малосжимаемы, но обладают силами внутреннего трения, проявляющимися в движении. [5]

Реальная жидкость в гидроприводах обычно представляет собой двухфазную газожидкостную смесь. Воздух в этой смеси может находиться в растворенном и нерастворенном состоянии. Растворенный воздух практически не влияет на свойства рабочих жидкостей. Нерастворенный воздух содержится в жидкости в виде пузырьков. Вследствие значительно большей сжимаемости воздуха по сравнению со сжимаемостью жидкости модуль объемной упругости газожидкостной двухфазной смеси уменьшается, причем это уменьшение является существенным при малых давлениях. [7]

Реальная жидкость не допускает наличия разрывов непрерывности ни внутри движущегося потока, ни на границах его с твердым телом. В действительности жидкость или газ не могут скользить вдоль поверхности твердого тела; скорости тех частиц, которые граничат с твердой стенкой, равны нулю, жидкость как бы прилипает к поверхности тела. Однако эта скорость резко возрастает при удалении от поверхности и на внешней границе весьма тонкого по сравнению с размерами тела пограничного слоя достигает значений, соответствующих схеме свободного скольжения идеальной жидкости. В случае плох обтекаемого тела пограничный слой отрывается от поверхности тела и значительно искажает картину обтекания тела идеальной жидкостью. [11]

Реальные жидкости и газы обладают вязкостью и сжимаемостью. И если для жидкости более характерной чертой является вязкость, то для газа при достаточно большой скорости движения ( более 70 м / с) определяющим свойством будет сжимаемость. Сжатие газа сопровождается нагреванием, поэтому полностью описать движение сжимаемого газа в рамках механики ( не привлекая понятий из учения о теплоте) невозможно. [12]

Реальные жидкости не обладают симметрией решеточного газа, и это наиболее заметно выражается в том, что диаметр кривой фазового равновесия ра ( рж рг) / 2 не совпадает с критической изохорой и проявляет слабую сингулярность при под-ходе к критической точке. [13]

Реальная жидкость вследствие вязкости испытывает сопротивление при своем движении. Часть энергии потока расходуется на преодоление сопротивлений в каналах. [14]

Реальная жидкость сжимаема: ее объем уменьшается, а плотность увеличивается с повышением давления. Однако сжимаемость жидкости мала. В движущейся жидкости обычно не бывает столь больших перепадов давления. [15]

Источник

Идеальная жидкость и уравнения, описывающие ее движение

Раздел физики, который изучает особенности движение жидких сред, называется гидродинамикой. Одним из главных математических выражений гидродинамики является уравнение Бернулли для идеальной жидкости. Именно этой теме посвящена статья.

Что такое идеальная жидкость?

Многие знают, что жидкая субстанция представляет собой такое агрегатное состояние материи, которое сохраняет при постоянных внешних условиях объем, но изменяет свою форму при малейшем воздействии на нее. Под идеальной жидкостью понимают такую текучую субстанцию, которая не имеет вязкости и является несжимаемой. Это два главных свойства, которые отличают ее от реальных текучих сред.

Вам будет интересно: Как разобрать предложение по составу? Русский язык

Отметим, что практически все реальные жидкости можно считать несжимаемыми, поскольку для небольшого изменения их объема необходимо огромное внешнее давление. Например, если создать давление в 5 атмосфер (500 кПа), то вода увеличит свою плотность всего на 0,024 %. Что касается вопроса вязкости, то для ряда практических задач, когда в качестве рабочей жидкости рассматривается вода, ею можно пренебречь. Для полноты информации отметим, что динамическая вязкость воды при 20 oC составляет 0,001 Па*с2, что в сравнении с этой величиной для меда (>2000), является мизерным значением.

Важно не путать понятия идеальной жидкости и идеального газа, поскольку последний является легко сжимаемым.

Уравнение непрерывности

В гидродинамике движение идеальной жидкости начинают рассматривать с изучения уравнения непрерывности ее потока. Чтобы понять суть вопроса, необходимо рассмотреть движение жидкости по трубе. Представим, что на входе труба имеет площадь сечения A1, а на выходе A2.

Теперь предположим, что жидкость течет в начале трубы со скоростью v1, это означает, что за время t через сечение A1 пройдет поток объемом V1 = A1*v1*t. Поскольку жидкость является идеальной, то есть несжимаемой, то точно такой же объем воды должен выйти из конца трубы за время t, получаем: V2 = A2*v2*t. Из равенства объемов V1 и V2 следует уравнение непрерывности потока идеальной жидкости:

Из полученного уравнения следует, что если A1>A2, то v1 должно быть меньше, чем v2. Другими словами, уменьшая сечение трубы, мы тем самым увеличиваем скорость выходящего из нее потока жидкости. Очевидно, что этот эффект наблюдал каждый человек в жизни, кто хотя бы раз поливал из шланга клумбы с цветами или огород, так, прикрывая пальцем отверстие шланга, можно наблюдать, как струя бьющей из него воды становится сильнее.

Уравнение непрерывности для разветвленной трубы

Интересно рассмотреть случай движения идеальной жидкости по трубе, которая имеет не один, а два и более выхода, то есть является разветвленной. Например, площадь сечения трубы на входе равна A1, а к выходу она разветвляется на две трубы с сечениями A2 и A3. Определим скорости потоков v2 и v3, если известно, что на вход вода поступает со скоростью v1.

Используя уравнение непрерывности, получаем выражение: A1*v1 = A2*v2 + A3*v3. Чтобы решить это уравнения относительно неизвестных скоростей, нужно понимать, что на выходе, в какой бы трубе не находился поток, он движется с одинаковой скоростью, то есть v2=v3. Этот факт можно понять интуитивно. Если разделить некоторой перегородкой выходную трубу на две части, скорость потока при этом не изменится. Учитывая этот факт, получаем решение: v2 = v3 = A1*v1/(A2 + A3).

Уравнение Бернулли для идеальной жидкости

Швейцарский физик и математик голландского происхождения Даниил Бернулли в своей работе «Гидродинамика» (1734 год) представил уравнение идеальной жидкости, описывающее ее движение. Оно записывается в следующей форме:

P+ ρ*v2/2 + ρ*g*h = const.

Напомним, что это уравнение справедливо для идеальной жидкости. В действительности же всегда существует трение текучей субстанции о стенки трубы и внутри ее объема, поэтому в приведенное уравнение Бернулли вводят дополнительный член, описывающий эти энергетические потери.

Использование уравнения Бернулли

Интересно привести некоторые изобретения, в которых используются выводы из уравнения Бернулли:

Режимы течения жидкости

Уравнение Бернулли не учитывает режим движения жидкости, который может быть двух типов: ламинарный и турбулентный. Ламинарный поток характеризуется спокойным течением, при котором слои жидкости движутся по относительно плавным траекториям и не смешиваются между собой. Турбулентный режим движения жидкости характеризуется хаотичным перемещением каждой молекулы, составляющей поток. Особенностью турбулентного режима является наличие завихрений.

Каким способом будет течь жидкость, зависит от ряда факторов (особенности системы, например, наличия или отсутствия шероховатостей на внутренней поверхности трубы, вязкости субстанции и скорости ее перемещения). Переход между рассматриваемыми режимами движения описывается числами Рейнольдса.

Источник