Kāpēc šķidrumam ir plūstamība. Šķidruma un gāzes fizikālās pamatīpašības

Šķidrumu un gāzveida ķermeņu raksturīga īpašība ir to plūstamība, tas ir, zema izturība pret bīdes deformāciju: ja bīdes ātrumam ir tendence uz nulli, tad arī šķidruma vai gāzes pretestības spēkiem pret šo deformāciju ir tendence uz nulli. Citiem vārdiem sakot, šķidrām un gāzveida vielām nav formas elastība- tie viegli iegūst kuģa formu, kurā tie atrodas.

Lai mainītu šķidruma vai gāzes tilpumu V, ir nepieciešami ierobežoti ārējie spēki. Kad ārējās ietekmes rezultātā mainās tilpums, šķidrumā un gāzē rodas elastības spēki, kas līdzsvaro ārējo spēku darbību. Šķidrumu un gāzu elastīgās īpašības nosaka tas, ka to atsevišķās daļas darbojas viena uz otru (mijiedarbojas) vai uz ķermeņiem, kas ar tiem saskaras, ar spēku, kas ir atkarīgs no šķidruma vai gāzes saspiežamības pakāpes. Attiecīgo mijiedarbību raksturo lielums, ko sauc spiediens P.

Apskatīsim šķidrumu, kas atrodas līdzsvarā, tas ir, apstākļos, kad tā atsevišķās daļas nepārvietojas viena pret otru. Izvēlieties elementāru zonu šķidrumā D.S.(skat. 5.1. attēlu). Uz D.S. spēki, kas iedarbojas no citām šķidruma daļām, ir vienādi pēc lieluma, bet pretēji virzienam. Lai noskaidrotu šo spēku būtību, ļaujiet mums garīgi noņemt iepriekš minēto šķidrumu D.S., un aizstājiet to ar rezultējošo spēku Df, lai netiktu traucēta citu daļu stāvoklis. Šiem spēkiem jābūt perpendikulāriem D.S., jo pretējā gadījumā spēku tangenciālā sastāvdaļa iedarbinātu šķidruma daļiņas kustībā D.S., un līdzsvars tiktu izjaukts. Tāpēc šķidruma līdzsvars notiks, kad tiks iegūti visi spēki Df perpendikulāri D.S..

Spēks Df, kas attiecas uz vietnes virsmas vienību D.S., sauc par spiedienu P, t.i

  • Atomi (vai molekulas) kristālos ir sakārtoti, lai izveidotu kristāla režģi.

Jautājumi un uzdevumi

    Pirmais līmenis

  1. Kādus matērijas stāvokļus jūs zināt?
  2. Kā pēc pieredzes varat būt pārliecināts, ka “tukša” glāze ir piepildīta ar gaisu?
  3. Kāpēc ar gāzi nav iespējams piepildīt tikai pusi no trauka, kurā nav starpsienu?
  4. Kāda ir gāzu molekulārā struktūra? Kādas gāzu īpašības tas izskaidro?
  5. Kādus novērojumus par šķidruma īpašībām var izdarīt, ielejot ūdeni no viena trauka otrā?
  6. Kāda ir šķidrumu molekulārā struktūra? Kādas šķidrumu īpašības tas izskaidro?
  7. Kādas cietvielu īpašības jūs zināt? Sniedziet piemērus, kas ilustrē cietvielu īpašību atšķirības.

    Otrais līmenis

  8. Sniedziet jums zināmu gāzu, šķidrumu un cietvielu piemērus.
  9. Kādas ir šķidruma un gāzes vispārīgās īpašības? Šķidrumi un cietās vielas?
  10. Kādas ir galvenās atšķirības starp gāzi, šķidrumu un cietu vielu?
  11. Kas izskaidro šķidrumu un cieto vielu zemo saspiežamību?
  12. Kas ir kristāliskie ķermeņi? Kāda ir to molekulārā struktūra? Sniedziet kristālisko ķermeņu piemērus.
  13. Sniedziet amorfo ķermeņu piemērus. Kāda ir to atšķirība no kristāliskā?
  14. Kas kopīgs amorfiem un kristāliskiem ķermeņiem? Vai jums ir amorfi ķermeņi un šķidrumi?
  15. Uzrakstiet uzdevumu par matērijas stāvokļiem, uz kuru atbilde būtu: "Tikai gāze."

mājas laboratorija

  1. Piepildiet plastmasas pudeli apmēram līdz pusei ar ūdeni un cieši aizveriet. Mēģiniet saspiest pudeli. Pēc tam atkārtojiet to pašu eksperimentu, piepildot pudeli līdz augšai. Kādu atšķirību pamanījāt? Par ko tas liecina?
  2. Zem palielināmā stikla pārbaudiet granulētā cukura un galda sāls kristālus. Salīdziniet tos ar ļoti maziem šķeltiem stikla gabaliņiem. Kāda ir atšķirība? Vai varat to izskaidrot?

Galvenie punkti šajā nodaļā

  • Visi ķermeņi mums apkārt sastāv no atomiem. Mūsdienās zinātnieki zina vairāk nekā 100 dažādu veidu atomus.
  • Pievelkot viens otru, atomi veido molekulas. Zinātnieki zina vairākus miljonus molekulu veidu.
  • Vielas īpašības nosaka to molekulu veids, kas veido šo vielu.
  • Molekulas mēra milimetra miljondaļās.
  • Gāzu, šķidrumu un cietvielu molekulas atrodas pastāvīgā haotiskā kustībā – par to liecina, piemēram, Brauna kustība un difūzijas fenomens.
  • Molekulu haotiskās (termiskās) kustības ātrums palielinās, palielinoties temperatūrai.
  • Molekulas mijiedarbojas viena ar otru: ļoti mazos attālumos tās atgrūž, un vairākos lielos attālumos tās piesaista. Molekulu atgrūšana izskaidro šķidrumu un cietvielu nesaspiežamību, kurā molekulas atrodas tuvu viena otrai.
  • Viela var būt cietā, šķidrā vai gāzveida stāvoklī.
  • Gāze aizņem visu tai paredzēto tilpumu. Gāze ir viegli saspiežama. Gāzē esošās molekulas neatrodas tuvu viena otrai.
  • Šķidrums iegūst trauka formu, kurā tas atrodas. Tas ir saistīts ar tā plūstamību. Šķidrums ir praktiski nesaspiežams. Molekulas šķidrumā atrodas tuvu viena otrai, taču šajā izkārtojumā nav noteiktas secības.
  • Cietie ķermeņi saglabā apjomu un formu.
  • Cietās vielas ir kristāliskas vai amorfas.
  • Atomi (vai molekulas) kristālos ir sakārtoti, veidojot kristāla režģi.
  • Kristālisko cietvielu īpašības nosaka ne tikai atomu vai molekulu veids, bet arī kristāliskā režģa struktūra.

Šķidrumi:

Atšķirībā no cieta ķermeņa šķidrumam ir raksturīga zema kohēzija starp daļiņām, kā rezultātā tam ir plūstamība un tas iegūst trauka formu, kurā tas tiek ievietots.

Šķidrumus iedala divos veidos: pilienveida un gāzveida. Pilināmajiem šķidrumiem ir augsta kompresijas izturība (praktiski nesaspiežama) un zema izturība pret tangenciālajiem un stiepes spēkiem (nenozīmīgas daļiņu saķeres un zemu berzes spēku dēļ starp daļiņām). Gāzveida šķidrumiem ir raksturīgs gandrīz pilnīgs saspiešanas izturības trūkums. Pilināmie šķidrumi ir ūdens, benzīns, petroleja, eļļa, dzīvsudrabs un citi, bet gāzveida - visas gāzes.

Hidraulika pēta pilināmos šķidrumus. Risinot praktiskas problēmas hidraulikā, bieži tiek izmantots ideāla šķidruma jēdziens - nesaspiežama vide, kurai nav iekšējās berzes starp atsevišķām daļiņām.

Galvenās šķidruma fizikālās īpašības ir blīvums, spiediens, saspiežamība, termiskā izplešanās un viskozitāte.

Blīvums ir masas attiecība pret tilpumu, ko aizņem šī masa. Blīvumu mēra SI sistēmā kilogramos uz kubikmetru (kg/m3). Ūdens blīvums ir 1000 kg/m3.

Tiek izmantoti arī apkopotie rādītāji: - kilopaskāls - 1 kPa = 103 Pa; - megapaskāls - 1 MPa = 106 Pa.

Šķidruma saspiežamība ir tā īpašība mainīt tilpumu, mainoties spiedienam. Šo īpašību raksturo tilpuma saspiešanas vai saspiežamības koeficients, kas izsaka relatīvo šķidruma tilpuma samazināšanos, palielinoties spiedienam uz laukuma vienību. Aprēķiniem ēku hidraulikas jomā ūdens tiek uzskatīts par nesaspiežamu. Šajā sakarā, risinot praktiskas problēmas, šķidruma saspiežamība parasti tiek atstāta novārtā.

Tilpuma saspiešanas pakāpes apgriezto vērtību sauc par elastības moduli. Elastības moduli mēra paskalos.

Šķidruma termisko izplešanos, to uzkarsējot, raksturo termiskās izplešanās koeficients, kas parāda šķidruma tilpuma relatīvo pieaugumu, temperatūrai mainoties par 1 C.

Atšķirībā no citiem ķermeņiem ūdens tilpums samazinās, kad tas tiek uzkarsēts no 0 līdz 4 °C. 4 °C temperatūrā ūdenim ir vislielākais blīvums un lielākais īpatnējais svars; ar turpmāku karsēšanu tā apjoms palielinās. Tomēr daudzu konstrukciju aprēķinos ar nelielām ūdens temperatūras un spiediena izmaiņām šī koeficienta izmaiņas var neņemt vērā.

Šķidruma viskozitāte ir tā īpašība pretoties šķidruma daļiņu relatīvajai kustībai (bīdei). Spēkus, kas rodas šķidruma slāņu slīdēšanas rezultātā, sauc par iekšējās berzes spēkiem jeb viskozitātes spēkiem.

Viskozie spēki izpaužas īsta šķidruma kustības laikā. Ja šķidrums atrodas miera stāvoklī, tā viskozitāti var uzskatīt par vienādu ar nulli. Palielinoties temperatūrai, šķidruma viskozitāte strauji samazinās; paliek gandrīz nemainīgs, mainoties spiedienam.


Gāzes:

Gāzu, tāpat kā jebkuras vielas, fizikālās īpašības sākas ar definīcijām, kas saistītas ar to masu un enerģiju. Tātad gāzes blīvums noteiktā nozīmē vienādi tiek noteikts šādi: ja ir zināmas galīgās masas vērtības un tilpuma izmēri, tad bezgalīgi maziem vielas tilpumiem blīvuma robežvērtība. ir r - gāzes blīvuma un sausa gaisa blīvuma attiecība - ra standarta apstākļos. Gāzes relatīvais blīvums gaisā ir Gāzes blīvumu 0°C un atmosfēras spiedienā var noteikt pēc tās molmasas - Mēs pārrēķinām blīvumu dažādiem gāzes fizikālajiem parametriem, izmantojot formulu. Gāzu maisījuma blīvumu nosaka sajaukšanas noteikums (pievienotība) ai - gāzes komponentu tilpuma koncentrācijas maisījumā (0 ai 1), - maisījuma komponentu blīvums. Gāzes īpatnējo tilpumu aprēķina šādi Maisījuma vidējā molārā masa ir Termiskajos aprēķinos atkarībā no notiekošā procesa tiek izmantots vielas siltumietilpības jēdziens - pie nemainīga spiediena cp, un pie konstanta. tilpums cv, kam ir derīga Maijera formula Siltumjaudu attiecību sauc par adiabātisko eksponentu Vēl viena svarīga reālas gāzes fizikālā īpašība ir tās saspiežamība. Faktiski gāzes saspiežamība ir noteicošais faktors, kas atšķir gāzes novirzi no ideālās. Reālā gāzes modelī saspiežamības raksturlielumu nosaka saspiežamības koeficients jeb Z - faktors, svešā terminoloģijā. Saspiežamības koeficients ir atkarīgs no pazeminātās temperatūras un spiediena (Tm,pm), ko nosaka šādi: T,Tcr - strāva un kritiskā gāzes temperatūra, p,pcr - strāva un kritiskais gāzes spiediens, piemēram, cauruļvadā. saspiežamības koeficients (saskaņā ar ONTP 51-1-85): Saskaņā ar Gubkina universitāti: Apsveriet reālo gāzu fizikālās īpašības, kas saistītas ar to viskozitāti. Kā zināms, nepārtrauktas vides viskozitāte nosaka tās iekšējo berzi starp šķidruma vai gāzes slāņiem to relatīvās kustības laikā. Noteikts pēc eksperimentālām attiecībām starp spriegumu un ātruma gradientu. Bīdes spriegumu aprēķināšanai tiek izmantots dinamiskās viskozitātes koeficienta jēdziens, ko izmanto bīdes spriegumu aprēķinā pēc formulas: v, n - relatīvais plūsmas ātrums un tā normālā pret straumlīnijām; - gāzes dinamiskās viskozitātes koeficients (Pa s); - iekšējās berzes spriegumi (Pa). Kinemātiskajai viskozitātei ir ieviests apzīmējums: Gandrīz visas dabasgāzes satur ūdens tvaikus. Ūdens tvaiku klātbūtne gāzē veicina hidrātu veidošanos uz caurules virsmas. Ir w - absolūtā masa un - tilpuma mitrums.Šīs formulas neņem vērā reālas gāzes likumu novirzes no ideālās gāzes likumiem. Tāpēc tiek ieviests gāzes relatīvā mitruma jēdziens. Gāzes relatīvais mitrums ir faktiskā ūdens tvaiku daudzuma attiecība pret maksimāli iespējamo (pie tādiem pašiem spiedieniem un temperatūrām) uz tilpuma vienību: mw,T - maksimālais iespējamais ūdens tvaiku daudzums, kas var būt noteiktā temperatūrā. T; mw - tvaika blīvums; w,T - piesātinājuma tvaika blīvums; pw ir ūdens tvaiku daļējais spiediens gāzes maisījumā; pw,T ir piesātināta ūdens tvaiku spiediens gāzes maisījumā. Temperatūru, kurā gāze kļūst piesātināta ar noteiktu spiedienu, sauc par rasas punktu. Veicot gāzesvada tehnoloģiskos aprēķinus, gāze jāizžāvē tā, lai tās transportēšanas temperatūra būtu vairākus grādus zem rasas punkta.

Šķidrums ir vielas agregācijas stāvoklis, kas ieņem starpstāvokli starp cieto un gāzveida stāvokli.

Visizplatītākais šķidrums uz Zemes ir ūdens. Tās cietais stāvoklis ir ledus, un tā gāzveida stāvoklis ir tvaiks.

Šķidrumos molekulas atrodas gandrīz tuvu viena otrai. Viņiem ir lielāka brīvība nekā cietas vielas molekulām, lai gan tās nevar pārvietoties pilnīgi brīvi. Pievilcība starp tām, lai arī vājāka nekā cietās vielās, joprojām ir pietiekama, lai molekulas noturētu tuvu viena no otras. Katra šķidruma molekula var svārstīties ap kādu līdzsvara centru. Bet ārēja spēka iedarbībā molekulas var pārlēkt uz tukšu vietu pieliktā spēka virzienā. Tas izskaidro šķidruma plūsma .

Šķidrums

Šķidruma galvenā fiziskā īpašība ir plūstamība . Kad šķidrumam tiek pielikts ārējs spēks, tajā rodas daļiņu plūsma, kuras virziens sakrīt ar šī spēka virzienu. Sasverot tējkannu ar ūdeni, mēs redzēsim, kā ūdens gravitācijas ietekmē tecēs lejup no tās snīpi. Tādā pašā veidā ūdens izplūst no lejkannas, kad mēs laistām augus dārzā. Līdzīgu parādību redzam arī ūdenskritumos.

Pateicoties plūstamībai, šķidrums spēj īsā laikā mainīt formu pat neliela spēka iedarbībā. Visus šķidrumus var liet strūklā, šļakstīties ar pilieniem. Tos ir viegli pārliet no viena trauka citā. Tajā pašā laikā viņi nesaglabā savu formu , bet tie ir trauka formā, kurā tie atrodas. Šī šķidruma īpašība tiek izmantota, piemēram, liejot metāla detaļas. Izkausētu šķidru metālu ielej noteiktas konfigurācijas veidnēs. Atdziestot, tas pārvēršas par cietu korpusu, kas saglabā šo konfigurāciju.

Šķidrums palielinās, palielinoties šķidruma temperatūrai, un samazinās līdz ar tā pazemināšanos. Tas ir tāpēc, ka, paaugstinoties temperatūrai, palielinās arī attālums starp šķidruma daļiņām, un tās kļūst kustīgākas. Šķidrums ir atkarīgs arī no molekulu struktūras. Jo sarežģītāka to forma, jo mazāk šķidrumam ir plūstamība.

Viskozitāte

Dažādiem šķidrumiem ir atšķirīga plūstamība. Tātad ūdens no pudeles izplūst ātrāk nekā augu eļļa. Medus no glāzes izplūst lēnāk nekā piens. Uz šiem šķidrumiem iedarbojas tie paši gravitācijas spēki. Tātad, kāpēc to plūstamība atšķiras? Lieta tāda, ka viņiem ir dažādi viskozitāte . Jo augstāka ir šķidruma viskozitāte, jo zemāka ir tā plūstamība.

Kas ir viskozitāte un kāda ir tās būtība? Viskozitāti sauc arī par iekšējā berze . Šī ir šķidruma spēja pretoties dažādu šķidruma slāņu kustībai vienam pret otru. Molekulas, kas atrodas vienā no slāņiem un termiskās kustības laikā saduras viena ar otru, saduras arī ar blakus esošo slāņu molekulām. Ir spēki, kas palēnina to kustību. Tie ir vērsti virzienā, kas ir pretējs aplūkotā slāņa kustībai.

Viskozitāte ir svarīga šķidrumu īpašība. To ņem vērā dažādos tehnoloģiskos procesos, piemēram, kad nepieciešams sūknēt šķidrumu pa cauruļvadiem.

Šķidruma viskozitāti mēra, izmantojot instrumentu, ko sauc viskozimetrs. Tiek uzskatīts vienkāršākais kapilārais viskozimetrs. Tās darbības princips nav sarežģīts. Tiek aprēķināts laiks, kurā noteikts šķidruma tilpums izplūst caur plānu cauruli (kapilāru) spiediena starpības ietekmē tās galos. Tā kā kapilāra diametrs un garums, spiediena starpība ir zināmi, ir iespējams veikt aprēķinus, pamatojoties uz Puaza likums , Kurā šķidruma daudzums, kas iziet sekundē (otrā tilpuma plūsma) ir tieši proporcionāla spiediena kritumam uz caurules garuma vienību un tās rādiusa ceturtajai jaudai un apgriezti proporcionāla šķidruma viskozitātei. .

kur J - otrā šķidruma plūsma, m 3 / s;

r 1 - r 2 = ∆lpp - spiediena starpība kapilāra galos, Pa;

R - kapilāra rādiuss, m;

d - kapilāra diametrs, m;

ƞ - dinamiskās viskozitātes koeficients, Pa/s;

l - kapilāra garums, m.

Skaļums

Attālums starp molekulām šķidruma iekšpusē ir ļoti mazs. Tas ir mazāks par pašu molekulu izmēru. Tāpēc šķidrumu ir ļoti grūti mehāniski saspiest. Spiediens, kas iedarbojas uz šķidrumu, kas atrodas traukā, tiek pārnests uz jebkuru punktu bez izmaiņām visos virzienos. Tā tas ir formulēts Paskāla likums . Bremžu sistēmu, hidraulisko presu un citu hidraulisko ierīču darbība balstās uz šo šķidrumu īpašību.

Šķidrums saglabā savu tilpumu, ja ārējie apstākļi (spiediens, temperatūra) nemainās. Bet sildot, šķidruma tilpums palielinās, un, atdzesējot, tas samazinās. Tomēr šeit ir izņēmums. Pie normāla spiediena un temperatūras paaugstināšanās no 0 līdz 4 o ūdens tilpums nevis palielinās, bet samazinās.

blīvuma viļņi

Ir ļoti grūti saspiest šķidrumu. Bet tas joprojām ir iespējams, ja spiediens mainās. Un šajā gadījumā mainās tā blīvums un apjoms. Ja saspiešana notiek vienā šķidruma sadaļā, tā pakāpeniski tiks pārnesta uz citām sekcijām. Tas nozīmē, ka šķidrumā izplatīsies elastīgi viļņi. Ja blīvums nedaudz mainās, mēs iegūstam skaņas vilni. Un, ja tas ir pietiekami spēcīgs, tad rodas triecienvilnis.

Šķidruma virsmas spraigums

Mēs novērojam virsmas spraiguma fenomenu katru reizi, kad no jaucējkrāna lēnām pil ūdens. Pirmkārt, mēs redzam plānu caurspīdīgu plēvi, kas stiepjas zem ūdens svara. Bet tas neplīst, bet pārklāj nelielu ūdens daudzumu un veido no krāna krītošu pilienu. To rada virsmas spraiguma spēki, kas ūdeni ievelk nelielā bumbiņas līdzībā.

Kā rodas šie spēki? Atšķirībā no gāzes šķidrums aizpilda tikai daļu no trauka tilpuma, kurā tas atrodas. Tās virsma ir saskarne starp pašu šķidrumu un gāzi (gaisu vai tvaiku). No visām pusēm šķidruma iekšpusē esošo molekulu ieskauj citas tā paša šķidruma molekulas. Tas ir pakļauts starpmolekulāriem spēkiem. Tie ir savstarpēji līdzsvaroti. Šo spēku rezultāts ir nulle.

Un uz molekulām, kas atrodas šķidruma virsmas slānī, viena un tā paša šķidruma molekulu pievilkšanās spēki var darboties tikai no vienas puses. No otras puses, uz tām iedarbojas gaisa molekulu pievilkšanās spēki. Bet, tā kā tie ir ļoti mazi, tie tiek atstāti novārtā.

Visu spēku rezultāts, kas iedarbojas uz molekulu, kas atrodas uz virsmas, tiek virzīts šķidruma iekšpusē. Un, lai netiktu ievilkta šķidrumā un nepaliktu uz virsmas, molekula darbojas pret šo spēku. Tā rezultātā augšējā slāņa molekulas saņem papildu potenciālās enerģijas piegādi. Jo lielāka ir šķidruma virsma, jo vairāk tajā ir molekulu un lielāka potenciālā enerģija. Bet dabā viss ir sakārtots tā, ka jebkura sistēma cenšas samazināt savu potenciālo enerģiju līdz minimumam. Izmeklētāj, ir spēks, kam ir tendence samazināt šķidruma brīvo virsmu. Šo spēku sauc virsmas spraiguma spēks .

Šķidruma virsmas spraigums ir ļoti augsts. Un, lai to salauztu, ir vajadzīgs diezgan liels spēks. Netraucētajā ūdens virsmā var viegli noturēt monētu, žileti vai tērauda adatu, lai gan šie priekšmeti ir daudz smagāki par ūdeni. Smaguma spēks, kas uz tiem iedarbojas, ir mazāks par ūdens virsmas spraigumu.

Bumbiņai ir mazākā virsma no visām ģeometriskajām cietvielām. Tāpēc, ja uz šķidrumu iedarbojas tikai virsmas spraiguma spēki, tad tas iegūst sfēras formu. Tāda ir ūdens pilienu forma bezsvara stāvoklī. Arī ziepju burbuļi vai verdoša šķidruma burbuļi mēdz iegūt sfērisku formu.

Sajaukšanās

Šķidrumi var izšķīst viens otrā. Šo spēju sauc sajaucamība . Ja vienā traukā ievieto divus sajaucamus šķidrumus, tad termiskās kustības rezultātā to molekulas pakāpeniski izies cauri saskarnei. Rezultāts būs sajaukšana. Bet ne visus šķidrumus var sajaukt. Piemēram, ūdens un augu eļļa nekad netiek sajaukti. Ūdeni un alkoholu ir ļoti viegli sajaukt.

Adhēzija

Mēs visi zinām, ka zosis un pīles no ūdens izkāpj sausas. Kāpēc viņu spalvas nesamirkst? Izrādās, ka viņiem ir īpašs taukus izdalošs dziedzeris, kuru ūdensputni ar knābi ieeļļo spalvas. Un tie paliek sausi, jo ūdens no tiem pil pilienu veidā.

Uzlieciet ūdens pilienu uz polistirola plāksnes. Tas ir saplacinātas bumbiņas formā. Mēģināsim uzlikt tādu pašu pilienu uz stikla šķīvja. Mēs redzēsim, ka tas izplatās uz stikla. Kas notiek ar ūdeni? Lieta tāda, ka pievilcīgi spēki darbojas ne tikai starp paša šķidruma molekulām, bet arī starp dažādu vielu molekulām virsmas slānī. Šos spēkus sauc par spēkiem saķere (no latīņu valodas adhaēzija- adhēzija).

Šķidruma mijiedarbību ar cietu vielu sauc mitrināšana . Bet cieta ķermeņa virsma ne vienmēr ir mitra. Ja izrādās, ka paša šķidruma molekulas tiek piesaistītas viena otrai spēcīgāk nekā cietai virsmai, tad šķidrums savāksies pilītē. Šādi ūdens uzvedas uz polistirola plāksnes. Viņa ir nesaslapina šī plāksne. Tādā pašā veidā rīta rasas pilieni neizplatās uz augu lapām. Un tā paša iemesla dēļ ūdens plūst no taukiem klātajām ūdensputnu spalvām.

Un, ja šķidro molekulu pievilkšanās cietai virsmai ir spēcīgāka par pievilkšanās spēkiem starp pašām molekulām, tad šķidrums izplatās pa virsmu. Tāpēc arī mūsu pilīte uz stikla izplatījās. Šajā gadījumā ūdens slapji stikla virsma.

Ielejiet ūdeni polistirola traukā. Skatoties uz ūdens virsmu, redzam, ka tā nav horizontāla. Kuģa malās tas izliekas uz leju. Tas notiek tāpēc, ka pievilkšanās spēki starp ūdens molekulām ir lielāki nekā adhēzijas (pielipšanas) spēki. Un stikla traukā ūdens virsma malās ir saliekta uz augšu. Šajā gadījumā saķeres spēki ir lielāki nekā ūdens intramolekulārie spēki. Plašos traukos šis izliekums tiek novērots tikai pie asinsvadu sieniņām. Un, ja trauks ir šaurs, tad šis izliekums ir pamanāms pa visu ūdens virsmu.

Adhēzijas fenomens tiek plaši izmantots dažādās nozarēs - krāsu un laku ražošanā, farmācijā, kosmētikā uc Mitrināšana nepieciešama līmējot, krāsojot audumus, uzklājot uz virsmas krāsas, lakas. Un baseinu būvniecības laikā to sienas, gluži pretēji, ir pārklātas ar materiālu, kas nav samitrināts ar ūdeni. Tie paši materiāli tiek izmantoti lietussargiem, lietusmēteļiem, ūdensizturīgiem apaviem, nojumēm.

Kapilaritāte

Vēl viena interesanta šķidruma iezīme - kapilārais efekts . Tā sauc tās spēju mainīt līmeni caurulēs, šauros traukos, porainos ķermeņos.

Ja šauru stikla cauruli (kapilāru) nolaižat ūdenī, jūs varat redzēt, kā ūdens stabs tajā paceļas. Jo šaurāka caurule, jo augstāka ir ūdens kolonna. Ja to pašu cauruli nolaižat šķidrā dzīvsudrabā, dzīvsudraba kolonnas augstums būs zem šķidruma līmeņa traukā.

Kapilāros esošais šķidrums spēj pacelties pa šauru kanālu (kapilāru) tikai tad, ja tas samitrina sienas. Tas notiek augsnē, smiltīs, stikla caurulēs, caur kurām viegli paceļas mitrums. Tā paša iemesla dēļ petrolejas lampā dakts ir piesūcināts ar petroleju, dvielis uzsūc mitrumu no mitrām rokām, notiek dažādi ķīmiski procesi. Augos barības vielas un mitrums caur kapilāriem nonāk lapās. Kapilārā efekta dēļ iespējama dzīvo organismu dzīvībai svarīgā darbība.

Šķidrumi:

Atšķirībā no cieta ķermeņa šķidrumam ir raksturīga zema kohēzija starp daļiņām, kā rezultātā tam ir plūstamība un tas iegūst trauka formu, kurā tas tiek ievietots.

Šķidrumus iedala divos veidos: pilienveida un gāzveida. Pilināmajiem šķidrumiem ir augsta kompresijas izturība (praktiski nesaspiežama) un zema izturība pret tangenciālajiem un stiepes spēkiem (nenozīmīgas daļiņu saķeres un zemu berzes spēku dēļ starp daļiņām). Gāzveida šķidrumiem ir raksturīgs gandrīz pilnīgs saspiešanas izturības trūkums. Pilināmie šķidrumi ir ūdens, benzīns, petroleja, eļļa, dzīvsudrabs un citi, bet gāzveida - visas gāzes.

Hidraulika pēta pilināmos šķidrumus. Risinot praktiskas problēmas hidraulikā, bieži tiek izmantots ideāla šķidruma jēdziens - nesaspiežama vide, kurai nav iekšējās berzes starp atsevišķām daļiņām.

Galvenās šķidruma fizikālās īpašības ir blīvums, spiediens, saspiežamība, termiskā izplešanās un viskozitāte.

Blīvums ir masas attiecība pret tilpumu, ko aizņem šī masa. Blīvumu mēra SI sistēmā kilogramos uz kubikmetru (kg/m3). Ūdens blīvums ir 1000 kg/m3.

Tiek izmantoti arī apkopotie rādītāji: - kilopaskāls - 1 kPa = 103 Pa; - megapaskāls - 1 MPa = 106 Pa.

Šķidruma saspiežamība ir tā īpašība mainīt tilpumu, mainoties spiedienam. Šo īpašību raksturo tilpuma saspiešanas vai saspiežamības koeficients, kas izsaka relatīvo šķidruma tilpuma samazināšanos, palielinoties spiedienam uz laukuma vienību. Aprēķiniem ēku hidraulikas jomā ūdens tiek uzskatīts par nesaspiežamu. Šajā sakarā, risinot praktiskas problēmas, šķidruma saspiežamība parasti tiek atstāta novārtā.

Tilpuma saspiešanas pakāpes apgriezto vērtību sauc par elastības moduli. Elastības moduli mēra paskalos.

Šķidruma termisko izplešanos, to uzkarsējot, raksturo termiskās izplešanās koeficients, kas parāda šķidruma tilpuma relatīvo pieaugumu, temperatūrai mainoties par 1 C.

Atšķirībā no citiem ķermeņiem ūdens tilpums samazinās, kad tas tiek uzkarsēts no 0 līdz 4 °C. 4 °C temperatūrā ūdenim ir vislielākais blīvums un lielākais īpatnējais svars; ar turpmāku karsēšanu tā apjoms palielinās. Tomēr daudzu konstrukciju aprēķinos ar nelielām ūdens temperatūras un spiediena izmaiņām šī koeficienta izmaiņas var neņemt vērā.

Šķidruma viskozitāte ir tā īpašība pretoties šķidruma daļiņu relatīvajai kustībai (bīdei). Spēkus, kas rodas šķidruma slāņu slīdēšanas rezultātā, sauc par iekšējās berzes spēkiem jeb viskozitātes spēkiem.

Viskozie spēki izpaužas īsta šķidruma kustības laikā. Ja šķidrums atrodas miera stāvoklī, tā viskozitāti var uzskatīt par vienādu ar nulli. Palielinoties temperatūrai, šķidruma viskozitāte strauji samazinās; paliek gandrīz nemainīgs, mainoties spiedienam.

Gāzes:

Gāzu, tāpat kā jebkuras vielas, fizikālās īpašības sākas ar definīcijām, kas saistītas ar to masu un enerģiju. Tātad gāzes blīvums noteiktā nozīmē vienādi tiek noteikts šādi: ja ir zināmas galīgās masas vērtības un tilpuma izmēri, tad bezgalīgi maziem vielas tilpumiem blīvuma robežvērtība. ir r - gāzes blīvuma un sausa gaisa blīvuma attiecība - ra standarta apstākļos. Gāzes relatīvais blīvums gaisā ir Gāzes blīvumu 0°C un atmosfēras spiedienā var noteikt pēc tās molmasas - Mēs pārrēķinām blīvumu dažādiem gāzes fizikālajiem parametriem, izmantojot formulu. Gāzu maisījuma blīvumu nosaka sajaukšanas noteikums (pievienotība) ai - gāzes komponentu tilpuma koncentrācijas maisījumā (0 ai 1), - maisījuma komponentu blīvums. Gāzes īpatnējo tilpumu aprēķina šādi Maisījuma vidējā molārā masa ir Termiskajos aprēķinos atkarībā no notiekošā procesa tiek izmantots vielas siltumietilpības jēdziens - pie nemainīga spiediena cp, un pie konstanta. tilpums cv, kam ir derīga Maijera formula Siltumjaudu attiecību sauc par adiabātisko eksponentu Vēl viena svarīga reālas gāzes fizikālā īpašība ir tās saspiežamība. Faktiski gāzes saspiežamība ir noteicošais faktors, kas atšķir gāzes novirzi no ideālās. Reālā gāzes modelī saspiežamības raksturlielumu nosaka saspiežamības koeficients jeb Z - faktors, svešā terminoloģijā. Saspiežamības koeficients ir atkarīgs no pazeminātās temperatūras un spiediena (Tm,pm), ko nosaka šādi: T,Tcr - strāva un kritiskā gāzes temperatūra, p,pcr - strāva un kritiskais gāzes spiediens, piemēram, cauruļvadā. saspiežamības koeficients (saskaņā ar ONTP 51-1-85): Saskaņā ar Gubkina universitāti: Apsveriet reālo gāzu fizikālās īpašības, kas saistītas ar to viskozitāti. Kā zināms, nepārtrauktas vides viskozitāte nosaka tās iekšējo berzi starp šķidruma vai gāzes slāņiem to relatīvās kustības laikā. Noteikts pēc eksperimentālām attiecībām starp spriegumu un ātruma gradientu. Bīdes spriegumu aprēķināšanai tiek izmantots dinamiskās viskozitātes koeficienta jēdziens, ko izmanto bīdes spriegumu aprēķinā pēc formulas: v, n - relatīvais plūsmas ātrums un tā normālā pret straumlīnijām; - gāzes dinamiskās viskozitātes koeficients (Pa s); - iekšējās berzes spriegumi (Pa). Kinemātiskajai viskozitātei ir ieviests apzīmējums: Gandrīz visas dabasgāzes satur ūdens tvaikus. Ūdens tvaiku klātbūtne gāzē veicina hidrātu veidošanos uz caurules virsmas. Ir w - absolūtā masa un - tilpuma mitrums.Šīs formulas neņem vērā reālas gāzes likumu novirzes no ideālās gāzes likumiem. Tāpēc tiek ieviests gāzes relatīvā mitruma jēdziens. Gāzes relatīvais mitrums ir faktiskā ūdens tvaiku daudzuma attiecība pret maksimāli iespējamo (pie tādiem pašiem spiedieniem un temperatūrām) uz tilpuma vienību: mw,T - maksimālais iespējamais ūdens tvaiku daudzums, kas var būt noteiktā temperatūrā. T; mw - tvaika blīvums; w,T - piesātinājuma tvaika blīvums; pw ir ūdens tvaiku daļējais spiediens gāzes maisījumā; pw,T ir piesātināta ūdens tvaiku spiediens gāzes maisījumā. Temperatūru, kurā gāze kļūst piesātināta ar noteiktu spiedienu, sauc par rasas punktu. Veicot gāzesvada tehnoloģiskos aprēķinus, gāze jāizžāvē tā, lai tās transportēšanas temperatūra būtu vairākus grādus zem rasas punkta.