Vlastnosti tekutin: 13 věcí, které většina začátečníků neví

by

Seznam obsahu

  • Fyzikální vlastnosti tekutiny
  • Měrná hmotnost
  • Hustota
  • Jaký je požadavek na uvedení hodnoty hustoty benzinu a nafty?
  • Co se stane, když se změní hustota benzinu nebo nafty?
  • Specifická gravitace
  • Specifický objem
  • Stlačitelnost a Objemový modul
  • Viskozita
  • Newtonův zákon viskozity
  • Kinematická viskozita
  • Vliv teploty na viskozitu
  • Otázky a odpovědi
  • Více možností otázky

Fyzikální vlastnosti tekutin

Vlastnosti mohou popisovat fyzický stav jakékoli tekutiny. Před analýzou problému s prouděním tekutiny je nezbytné porozumět různým vlastnostem tekutiny. Vlastnosti lze definovat jako fyzikální charakteristiku, která udává její stav

Vlastnosti tekutiny jsou široce rozděleny do dvou částí

Intenzivní vlastnost: je to vlastnost, jejíž velikost nezávisí na hmotnosti. Například tlak, teplota, hustota hmoty atd.

Rozsáhlá vlastnost: je to vlastnost, jejíž velikost závisí na hmotnosti. Například hmotnostní objem, hmotnost atd.

Měrná hmotnost

Specifická hmotnost je definována jako hmotnost na jednotku objemu

W = w / v

Zde w je hmotnost tekutiny,

V je objem tekutiny.

Jak víme, tělesná hmotnost je síly těla do středu země.

Vyjadřuje se jako násobení hmotnosti těla a gravitační zrychlení. Hodnota g se měří na hladině moře 9.8 m / s2

Hmotnost je síla, takže jednotkou hmotnosti je Newton (N). Jednotka objemu je m3

Jednotka měrné hmotnosti je tedy N / m3

Specifická hmotnost vody je 9810 N / m3 při standardním tlaku 760 mm rtuti a teplotě 4 ° C.

Specifická hmotnost mořské vody je 10000 10105 - XNUMX XNUMX N / m3.

Vyšší hodnota měrné hmotnosti v mořské vodě je způsobena rozpuštěnou solí a pevnými částicemi. Specifická hmotnost rtuti je 13krát větší než voda. Vzduch má měrnou hmotnost kolem 11.9 N / m3 (při teplotě 15 ° C a standardním atmosférickém tlaku).

Jelikož měrná hmotnost závisí na gravitačním zrychlení, její hodnota se mění s gravitací.

Hustota

Hustota, symbol hustoty, je rho (?). Standardní definice hustoty je hmotnost na jednotku objemu.

Jinými slovy lze říci, že se jedná o hmotu (množství) skladování tekutiny v daném objemu.

ρ = m / V

Tady m je hmotnost tekutiny, V označuje objem tekutiny,

Víme, že jednotka hmotnosti je v kg a jednotka objemu je v m3

Jednotka hustoty se tedy bere v kg / m3

Hustota vody 15.5 ° C je 1000 kg / m3

Hustota vzduchu je 1.24 kg / m3 při standardní teplotě 20 ° C a normálním atmosférickém tlaku.

Vlastnosti tekutin
Hustota Úvěr Wiki.anton

Mám pro vás jednu praktickou otázku. Často navštěvujete benzinové čerpadlo, které plní benzín ve vašem kole nebo autě. Všimli jste si, že hustota benzinu nebo nafty je zobrazena na displeji. Nyní mou otázku pečlivě pochopte,

Jaký je požadavek na uvedení hodnoty hustoty benzinu a nafty? Co se stane, když se změní hustota benzinu nebo nafty?

Přemýšlejte o tom jako o inženýru a najděte odpověď.

Specifická gravitace

Specifická hmotnost je dobře definována jako poměr hustoty hmoty nebo měrné hmotnosti kapaliny k hustotě hmoty nebo měrné hmotnosti standardní kapaliny.

Sg = \ rho_ {fluid} / \ rho_ {sf}

Zde je standardní kapalinou (sf) pro kapalinu voda o teplotě 4 ° C a standardní kapalinou pro plyny je vzduch o teplotě 0 ° C.

Jak vidíme, měrná hmotnost je poměr stejné vlastnosti, takže měrná hmotnost je bezjednotková.

Neexistuje žádný rozměr měrné hmotnosti.

Měrná hmotnost rtuti (Hg) je obvykle 13.6krát vyšší než voda. To znamená, že Merkur je 13.6krát těžší než voda.

Specifický objem

Specifický objem je převrácený od hmotnostní hustoty

Lze jej definovat jako poměr objemu a hmotnosti

v = V / m

Prakticky specifický objem je užitečnější nestlačitelná studie tekutin.

Jednotka měrného objemu je m3/ kg.

Stlačitelnost a objemový modul

Studium mechaniky tekutin zahrnuje stlačitelnou a nestlačitelnou tekutinu.

Stlačitelná kapalina znamená, že se při použití tlaku dostane kontrakce a odstranění tlaku se roztáhne.

Stlačitelnost je základní vlastností kapaliny. Je to schopnost tekutiny dostat pod tlakem objem změny. Rovnice součinitele stlačitelnosti je dána jako,

\ beta_c = (- 1) / V (dV / dp)

Zde, dp změna použitého tlaku a dV je změna hlasitosti.

Zde znaménko -ve označuje zvýšení tlaku vede ke snížení objemu. Koeficient stlačitelnosti je symbolizován Βc.

Obecně je při tomto měření stlačitelnost kapaliny představována jejím objemovým modulem pružnosti a objemový modul pružnosti je považován za převrácený koeficientem stlačitelnosti.

K = 1 / \ beta_c

Viskozita

Viskozitu lze definovat jako vlastnost kapaliny, kterou vyvíjí odpor proti proudění.

Prakticky, vezmeme-li příklad, tekutina proudí přes jakýkoli pevný povrch nebo povrch hoblíku. Rychlost tekutiny je považována za zanedbatelnou (nula) na hranici pevného povrchu a je zjištěno, že rychlost roste daleko od hranice pevného povrchu. Tekuté vrstvy nabízejí vzájemný odpor. Jedná se o jeden typ tření mezi vrstvami kapaliny.

Předpokládejme, že sledujeme rychlostní profil ve vrstvách tekutin. Rychlost se nachází menší blízko pevného povrchu. Rychlost se nachází větší ve vnější vrstvě, daleko od hranice pevného povrchu. K tomu dochází kvůli vnitřnímu odporu a je znám jako viskózní odpor. Veškerá skutečná tekutina má viskozitu. Jak víme, tato ideální tekutina nemá viskozitu. Některé příklady vysoce viskózní tekutiny jsou glycerin, dehet a melasa atd.

Kapaliny s nižší viskozitou jsou vzduch, voda, benzín atd.

Newtonův zákon viskozity

Uvažujme dvě sousední vrstvy ve vzdálenosti dy,

Rychlost vrstvy 1 je u,

Rychlost vrstvy 2 je u + du,

Viskozita
Newtonův zákon viskozity Kreditní Wikipedia

Horní vrstva teče rychlostí u + du. Horní vrstva nabízí odolnost vůči spodní vrstvě působením síly F. Spodní vrstva také poskytuje odolnost horní vrstvě se stejnou a opačnou silou F. Tyto dvě protilehlé síly vytvářejí smykovou odolnost. 

 Označuje to τ smyková únosnost. Je úměrná rychlostnímu gradientu.

\ tau \; \ alfa \; du / dy

\ tau \; = \; \ mu \; du / dy

Pokud odstraníme proporcionální limit, budeme muset dát jednu konstantu?

Zde je konstanta proporcionality nebo faktor proporcionality μ

Je uznáván jako koeficient viskozity. Hodnota koeficientu viskozity závisí na typu povrchu a drsnosti povrchu.

Tato rovnice je obecně známá jako Newtonův zákon viskozity.

Na základě tohoto zákona existuje určité pozorování. Tato pozorování jsou užitečná ke studiu viskozity a distribuce rychlosti.

Smykové napětí je maximální gradient rychlosti je vysoký.

Když je gradient rychlosti nulový, smykové napětí je také nulové.

Hodnota smykového napětí je na hranici maximální a od hranice se bude současně snižovat.

Jednotku viskozity lze formulovat z Newtonova zákona viskozity.

\ mu = \ tau / ((du / dy)) = (N / m ^ 2) / ((m / s * 1 / m)) = (N * s) / m ^ 2 = Pa * s

Tady, N / m2 jako Pascal (Pa). Někdy se koeficient dynamické viskozity měří v poise (P).

1 Poise = 0.1 Pa * s

Dynamická viskozita vody je 1 centipoise (cP) = 10-3 N s / m2

Dynamická viskozita vzduchu je 0.0181 centipoise = 0.0181 * 10-3 N s / m2

Voda je 55krát hustší než vzduch.

Uvedená hodnota je při standardní teplotě 20 ° C a atmosférickém tlaku.

Kinematická viskozita

Kinematická viskozita je dobře definována jako poměr dynamické viskozity a hustoty.

Jednotka kinematické viskozity je formulována jako,

v = μ / ρ

Jak víme, tato metrika nezahrnuje žádnou sílu ani energii, takže jednotka kinematické viskozity pouze délky a času.

Tato jednotka se běžně nazývá stokes.

Kinematická viskozita vody je 10 zvýšení na minus 6 metrů čtverečních za sekundu

Kinematická viskozita vzduchu je 15

Hodnota je při standardní teplotě 20 ° C a atmosférickém tlaku.

Kinematická viskozita vzduchu je 15krát vyšší než voda.

Vliv teploty na viskozitu

Vliv teploty hodnota viskozity se liší v kapalině a plynu.

Pokud vezmeme v úvahu, že kapalina je kapalina, hodnota dynamické viskozity klesá se zvyšováním teploty

Předpokládejme, že tekutinou je plyn; hodnota viskozity se zvyšuje se zvyšováním teploty.

Uvidíme proč

V kapalině jsou molekuly ve srovnání s plyny blíže.

Viskozita působí hlavně díky molekulární soudržnosti. Molekulární soudržnost klesá s rostoucí teplotou.

 Empirický vztah je vyvinut, aby vysvětlil kolísání viskozity v důsledku teploty.

Pro kapalinu:

\ mu = \ mu_ {0} / (1 + At + Bt ^ 2)

Zde μ je viskozita při požadované teplotě t ° C.

 μ0 je viskozita při 0 ° C

A, B jsou konstanty a jejich hodnota závisí na použité kapalině.

Pro vodu μ0= 0.0179 poise, A = 0.03368, B = 0.000221

Pro plyny:

\ mu_t = \ mu_0 + \ alpha t- \ beta t ^ 2

Tady, μt je viskozita při požadované teplotě t ° C.

 μ0 je viskozita při 0 ° C

α, β jsou konstanta a její hodnota závisí na použitém plynu

Pro vzduch. μ0= 1.7 * 10-5 Ns / m2, α = 0.56 * 10-7, β = 0.1189 * 10-9

Otázky a odpovědi

Co je to intenzivní vlastnost?

Je to vlastnost tekutiny, jejíž velikost nezávisí na hmotnosti nebo hmotě.

Jaká je váha těla? Je to jeden typ síly?

Ano, váha je síla. Váha těla je síla těla do středu Země.

Proč je měrná hmotnost bez jednotky?

Specifická hmotnost je poměr hustoty kapaliny k hustotě standardní kapaliny. To znamená, že poměr podobných typů. Neexistuje tedy žádná jednotka měrné gravitace.

Který typ studia vyžaduje použití konkrétního objemu?

Studium stlačitelné tekutiny vyžaduje použití specifické objemové vlastnosti.

Co je stlačitelnost?

Stlačitelnost je důležitou vlastností tekutiny. Je to schopnost tekutiny dostat pod tlakem objem změny.

Co znamená záporné znaménko v rovnici stlačitelnosti?

Záporné znaménko označuje zvýšení tlaku, což vede k poklesu objemu.

Zajistěte pozorování na základě Newtonova zákona o viskozitě.

Smykové napětí je maximální gradient rychlosti je vysoký

Když je gradient rychlosti nulový, střihový stres je také nula

Hodnota smykového napětí je na hranici maximální a od hranice se bude současně snižovat.

Definujte kinematickou viskozitu. Proč jednotka obsahuje pouze délkové a časové rozměry?

Kinematická viskozita je reprezentována jako poměr dynamické viskozity a hustoty. Víme, že kinematika nezahrnuje žádnou sílu ani energii, takže jednotka kinematické viskozity pouze délky a času.

Jaký je účinek tepl. na plynnou tekutinu?

Pokud je kapalina plynná, zvyšuje se hodnota viskozity se zvyšováním teploty.

Uveďte několik příkladů vysoce viskózní tekutiny.

Příklady vysoce viskózní tekutiny jsou glycerin, dehet a melasa atd.

Jaké jsou hodnoty konstant v korelaci pro „vliv teploty na viskozitu plynů?

μ0 je viskozita při 0 ° C

α, β jsou konstanta a její hodnota závisí na použitém plynu

Pro vzduch. μ0= 1.7 * 10-5 Ns / m2, α = 0.56 * 10-7, β = 0.1189 * 10-9

Otázky s možností označení více odpovědí

Který z následujících je rozsáhlý majetek?

a) Tlak b) Hustota hmoty c) Hlasitost           d) Teplota

Uveďte jednotku měrné hmotnosti.

a) N / m b) N / m2                                c) N / m3                                d) m / N

Jaká je hodnota měrné hmotnosti mořské vody (za standardního stavu)?

a) 10000 10105 - XNUMX XNUMX N / m3     b) 20000 - 20105 N / m3     c) 1000 -1105 N / m3          d) Žádný z výše uvedených

Kolikrát je Merkur těžší než voda?

a) 11 b) 12 c) 13                       d) 14

Jaká je hustota vody při 15.5° C v kg / m3

a) 994 b) 1000                 c) 1500 846 d) XNUMX

Měrná hmotnost je poměr hustoty kapaliny k hustotě hmoty ____

a) stlačitelná kapalina b) nestlačitelná kapalina c) Standardní kapalina                               d) Žádné

Konkrétní objem je reciproční

a) měrná hmotnost b) viskozita c) Hustota hmoty                 d) Specifická hmotnost

Sypký modul pružnosti je reciproční __________

a) Součinitel viskozity b) Součinitel výkonu c) Koeficient stlačitelnosti                 d) Žádné

Viskozitu lze definovat jako odolnost vůči ________

a) Proudění tekutin       b) Průtok proudu c) Průtok teploty d) Tlak

Jaká je jednotka kinematické viskozity?

a) N / m b) m / s c) m3/ s d) m2/s

Pokud je kapalina kapalina, pak bude hodnota dynamické viskozity ________ se zvyšováním teploty kapaliny.

a) zvýšení b) Pokles                        c) být konstantní d) nic z toho

Molekulární soudržnost klesá s teplotou.

a) Navýšit          b) Snížení c) Zůstává konstantní d) Žádné

Proč investovat do čističky vzduchu?

Tento článek je konceptem různých vlastností a jejich vztahu. Vlastnosti jako měrná hmotnost, hustota hmoty, měrná hmotnost a měrný objem jsou definovány jednotkou. Koncept viskozity a Newtonův zákon viskozity jsou podrobně popsány pomocí jejích rovnic. Diskutuje se o nejdůležitějším jevu, vlivu teploty na viskozitu kapaliny, aby byl koncept lépe srozumitelný.

Chcete-li se dozvědět více o mechanice tekutin, prosím klikněte zde

     

Zanechat komentář