Удельный вес жидкости вода

Удельный вес воды, основные понятия и закономерности гидростатики

Важнейшими физическими свойствами воды являются ее вяз­кость, плотность, удельный вес, сжимаемость.

Вязкость воды — это ее свойство оказывать сопротивление уси­лиям на сдвиг. В силу того, что вода обладает подвижностью, ее частицы и слои могут двигаться скользя относительно друг друга. При этом между слоями жидкости возникают силы внутреннего трения, препятствующие движению. Эти силы и обусловливают возникновение вязкости.

Вязкость воды невелика. При повышении температуры воды с 20 до 30° ее вязкость уменьшается примерно на 20%.

Плотность воды — это ее масса в единице объема. Плотность обозначается греческой буквой р и в международной системе СИ измеряется в килограммах на кубический метр (кг/м 3 ): р= М: V

где М— масса жидкости, кг; V — объем жидкости, м 3 .

Плотность пресной воды при 4° составляет 1000 кг/м 3 . Плот­ность соленой морской воды— 1010—1030 кг/м 3 . Плотность воздуха, например, равна 1,29 кг/м 3 и почти в 800 раз меньше плотности воды. От плотности воды зависит ее удельный вес.

Удельный вес воды — вес единицы ее объема. Его обозначают греческой буквой у и измеряют в технической системе единиц МКГСС в килограмм-силах на кубический метр (кГ/м 3 ): у = G: V

где G — вес (сила тяжести) воды, кГ.

В международной системе СИ единица удельного веса жидко­сти — ньютон на кубический метр (н/м 3 ). 1 н = 0,102 кГ.

Плотность и удельный вес воды мало изменяются в зависимо­сти от давления и температуры. Удельный вес пресной воды прак­тически равен 1000 кГ/м 3 , или 9815 м/м 3 . Знание удельного веса воды позволяет судить о плавучести человека.

Сжимаемость воды — это ее свойство уменьшаться в объеме при повышении давления. Сжимаемость воды крайне незначитель­на, но в результате сжатия в ней возникают силы гидростатиче­ского давления. В обычных условиях покоящаяся жидкость сжи­мается под действием сил тяжести (собственный вес жидкости и атмосферное давление).

Сила гидростатического давления действует на любую поверх­ность тела, погруженного в воду. Боль в ушах, которую испыты­вает пловец, нырнувший на большую глубину, вызвана силами гидростатического давления воды на барабанную перепонку уха. Силы давления воды направлены перпендикулярно к поверхности тела, на которое они действуют.

Источник

Удельный вес жидкости вода

Жидкости. В природе различают четыре вида состояния вещества: твердое, жидкое, газообразное и плазменное. Основное отличие жидкостей от твердых тел заключается в их текучести, т.е. способности легко принимать форму сосуда, в который жидкость поместили, при этом объем жидкости не изменяется. Газ тоже обладает текучестью, но при этом занимает любой предоставленный ему объем. В сосудах жидкость образует свободную поверхность, а газ аналогичной поверхностью не обладает. Однако с точки зрения механики и жидкость, и газ подчиняются одним и тем же закономерностям в случае, если сжимаемостью газа можно пренебречь. Поэтому в гидравлике под термином «жидкость» понимаются и собственно жидкости (которые часто называют капельными жидкостями), и газы (газообразные жидкости).

Основные свойства жидкости (при рассмотрении задач механики жидкости) — это плотность, способность изменять свой объем при нагревании (охлаждении) и изменениях давления, вязкость жидкости. Рассмотрим каждое из свойств жидкости подробнее.

Плотность жидкости. Плотностью жидкости ρ называется ее масса, заключенная в единице объема:

где m — масса жидкости; W — объем жидкости.

Единица измерения плотности — кг/м 3 .

Так как вода является наиболее распространенной в природе жидкостью, в качестве примера количественного значения параметра, определяющего то или иное свойство жидкости, будем приводить значение рассматриваемого параметра для воды.

Плотность воды при 4 °С ρ_в = 1000 кг/м 3 . Плотность жидкости уменьшается при увеличении температуры. Однако для воды эта закономерность справедлива только с 4 °С, в чем проявляется одно из аномальных свойств воды.

Удельный вес. Удельный вес γ — это вес жидкости, приходящийся на единицу объема:

где G — вес жидкости в объеме W.

Единица измерения удельного веса — Н/м 3 .

Удельный вес воды при температуре 4 °С γ_в= 9810 Н/м 3 .

Плотность и удельный вес связаны между собой соотношением

где g — ускорение свободного падения (g=9,81 м/с 2 ).

Температурное расширение. Это свойство жидкости характеризуется изменением объема при изменении температуры, которое определяется температурным коэффициентом объемного расширения жидкости β_t:

где W — начальный объем жидкости; ΔW — Изменение объема после уменьшения или увеличения температуры; Δt — изменение температуры.

Знак Δ означает разницу между начальной величиной и конечной величиной. То есть ΔW=Wконечный-Wначальный

Единица измерения β_t; — град -1 ,

для воды,при t=20 °С β_t = 0,00015 [1/°С].

Сжимаемость. Это свойство жидкости менять свой объем при изменении давления, которое характеризуется коэффициентом объемного сжатия β_p :

где W — начальный объем жидкости; ΔW — изменение объема после изменения давления; ΔP — изменение давления.

Единица измерения β_p — Па -1 Коэффициент объемного сжатия капельных жидкостей мало меняется в зависимости от давления и температуры.

Для воды β_p = 5×10 -10 Па -1

Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется модулем упругости жидкости Е и определяется по формуле:

для воды E=2×10 9 Па.

Вязкость жидкости — свойство жидкостей оказывать сопротивление сдвигу. Это свойство проявляется только при движении жидкостей. Вязкость характеризует степень текучести жидкости. Наряду с легко подвижными жидкостями (вода, спирт, воздух и др.) существуют очень вязкие жидкости (глицерин, машинные масла и др.).

Вязкость жидкости характеризуется динамической вязкостью μ.

И. Ньютон выдвинул гипотезу о силе трения F, возникающей между двумя слоями жидкости на поверхности их раздела площадью ω, согласно которой сила внутреннего трения в жидкости не зависит от давления, прямо пропорциональна площади соприкосновения слоев ω и быстроте изменения скорости в направлении, перпендикулярном направлению движения слоев, и зависит от рода жидкости.

Пусть жидкость течет по плоскому дну параллельными ему слоями

Вследствие тормозящего влияния дна слои жидкости будут двигаться с разными скоростями. Скорости слоев Показаны стрелками. Рассмотрим два слоя жидкости, середины которых расположены на расстоянии Δу друг от друга. Слой А движется со скоростью u, а слой В со скоростью u + Δu.

На площадке ω вследствие вязкости возникает сила сопротивления F. Согласно гипотезе Ньютона эта сила

коэффициент пропорциональности μ, в этой формуле и является динамической вязкостью, отношение Δu/Δy называется градиентом скорости.

Таким образом, динамическая вязкость является силой трения, приходящейся на единицу площади соприкосновения слоев жидкости при градиенте скорости, равном единице.

Размерность μ — Па • с.

Гипотеза И. Ньютона, представленная в формуле, экспериментально подтверждена и математически оформлена в дифференциальном виде

основоположником гидравлической теории смазки Н.П. Петровым и в настоящее время носит название закона внутреннего трения Ньютона.

В гидравлических расчетах часто удобнее пользоваться другой величиной, характеризующей вязкость жидкости, — ν:

Эта величина называется кинематической вязкостью. Размерность v — м 2 /с

Название «кинематическая вязкость» не несет особого физического смысла, так как название было предложено потому, что размерность v похожа на размерность скорости.

Вязкость жидкости зависит как от температуры, так и от давления. Кинематическая вязкость капельных жидкостей уменьшается с увеличением температуры, а вот вязкость газов, наоборот, возрастает с увеличением температуры. Кинематическая вязкость жидкостей при давлениях, встречающихся в большинстве случаев на практике, мало зависит от давления, а вязкость газов с возрастанием давления уменьшается.

Вязкость жидкости измеряют с помощью вискозиметров различных конструкций.

Жидкости, для которых справедлив закон внутреннего тяготения Ньютона, называют ньютоновскими. Существуют жидкости, которые не подчиняются закономерности формулам, к ним относятся растворы полимеров, гидросмеси из цемента, глины, мела и др. Такие жидкости относятся к неньютоновским.

Я кстати уже нашел формулы которые нужны сантехникам и инженерам, опишу их в других статьях. Пишите коментарии, я обязательно отвечу на ваши вопросы и постараюсь подкорректировать статьи под вашы нужды.

Источник

Плотность и удельный вес жидкости | Плотность воды, масла, спирта, керосина, бензина и нефти

Жидкость — непрерывная среда, обладающая свойством текучести, т. е. способная неограниченно изменять свою форму под действием сколь угодно малых cил, но в отличие от газа мало изменяющая свою плотность при изменении давления.

В аэромеханике применяют термин «капельная жидкость» с целью подчеркнуть отличие жидкости от газа; газ в этих случаях называют «сжимаемой жидкостью».

Жидкости бывают идеальные и реальные. Идеальные — невязкие жидкости, обладающие абсолютной подвижностью, т.е. отсутствием сил трения и касательных напряжений и абсолютной неизменностью, а объёме под воздействием внешних сил. Реальные — вязкие жидкости, обладающие сжимаемостью, сопротивлением, растягивающим и сдвигающим усилиям и достаточной подвижностью, т.е. наличием сил трения и касательных напряжений.

Реальные жидкости могут быть ньютоновскими и неньютоновскими (бингамовскими). В ньютоновских жидкостях при движении одного слоя жидкости относительно другого величина касательного напряжения пропорциональна скорости сдвига. При относительном покое эти напряжения равны нулю. Такая закономерность была установлена Ньютоном в 1686 году, поэтому эти жидкости (вода, масло, бензин, керосин, глицерин и др.) называют ньютоновскими жидкостями. Неньютоновские жидкости не обладают большой подвижностью и отличаются от ньютоновских жидкостей наличием касательных напряжений (внутреннего трения) в состоянии покоя.

Основные свойства жидкостей: плотность, удельный вес, вязкость, сжимаемость и др.

Плотность ρ — масса жидкости в единице объема. Для однородной жидкости

где m — масса жидкости в объеме V. Единицы измерения ρ в системе СГС — г/см 3 , в системе МКГСС — кгс·с 2 /м 4 , а в системе СИ — кг/м 3 .

Удельный вес γ — вес жидкости в единице объема:

где G — вес жидкости. Единицы измерения γ в системе СГС — дин/см 3 , в системе МКГСС — кгс/м 3 , а в системе СИ — Н/м 3 .

Удельный вес и плотность связаны между собой зависимостью γ=ρ·g, где g — ускорение свободного падения.

Плотность и удельный вес некоторых технических жидкостей.

Жидкость	t, 0 С	ρ, кг/м 3 ; γ, кгc/м 3	γ, H/м 3	ρ, кгc&middotc 2 /м 4
Автол 10	20	920	9025	93,8
Алкоголь (безводный)	20	795	7799	81,0
Аммиак	-34	684	6710	69,7
Анилин	15	1004	9849	102
Ацетон	15	790	7750	80,5
Бензин	15	680 — 740	6671 — 7259	69,3 — 75,4
Битум	—	930 — 950	9123 — 9320	94,8 — 96,8
Вода дистиллированная	4	1000	9810	102
Вода морская	4	1020-1030	10006-10104	104-105
Глицирин (безводный)	15	1270	11772	129
Гудрон	15	930-950	9123-9320	94,8-96,8
Деготь каменно-угольный	15	1200	12459	122
Керосин	15	790 — 820	7750-8044	80,5 — 93,5
Мазут	15	890 — 940	8731 — 9221	90,7 — 95,8
Масло:
-вазелиновое	20	860 — 890	8437 — 8731	87,7 — 90,7
-индустриальное 12	20	876 — 891	8594 — 8741	89,3 — 90,8
-индустриальное 20	20	881 — 901	8643 — 8839	89,8 — 93,3
-индустриальное 30	20	886 — 916	8692 — 8986	90,3 — 93,4
-индустриальное 45 и 50	20	890 — 930	8731 — 9123	90,7 — 94,8
-индустриальное 45 и 50	20	890 — 930	8731 — 9123	90,7 — 94,8
-касторовое	20	960	9418	97,8
-машинное	20	898	8809	91,5
-трансформаторное	20	887 — 896	8701 — 8790	90,4 — 91,3
-турбинное 30 и 32	20	894 — 904	8770 — 8868	91,1 — 92,1
Молоко цельное	20	1029	10094	103
Нефть натуральная	15	700 — 900	6867 — 8829	71,4 — 91,7
Пиво	15	1040	10202	106
Ртуть	20	13546	132886	1381
Спирт метиловый	15	810	7946	82,6
Спирт этиловый	15-18	790	7750	80,5
Чугун расплавленный	17	1210	11870	123

Плотность воды и ртути при разных температурах.

Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.

Источник