Жидкость

Свойства жидкостей. Основные физические свойства жидкости

Жидкость

Известно, что все, что окружает человека, включая и его самого, — это тела, состоящие из веществ. Те, в свою очередь, построены из молекул, последние из атомов, а они — из еще более мелких структур.

Однако окружающее разнообразие столь велико, что сложно представить даже какую-то общность. Так и есть. Соединения исчисляются миллионами, каждое из них уникально по свойствам, строению и выполняемой роли.

Всего выделяют несколько фазовых состояний, по которым можно соотнести все вещества.

Агрегатные состояния веществ

Можно назвать четыре варианта агрегатного состояния соединений.

  1. Газы.
  2. Твердые вещества.
  3. Жидкости.
  4. Плазма — сильно разреженные ионизированные газы.

В данной статье мы рассмотрим свойства жидкостей, особенности их строения и возможные параметры характеристик.

Классификация жидких тел

В основу данного деления положены свойства жидкостей, их структура и химическое строение, а также типы взаимодействий между составляющими соединения частицами.

  1. Такие жидкости, которые состоят из атомов, удерживающихся между собой силами Ван-дер-Ваальса. Примерами могут служить жидкие газы (аргон, метан и другие).
  2. Такие вещества, которые состоят из двух одинаковых атомов. Примеры: газы в сжиженном виде — водород, азот, кислород и другие.
  3. Жидкие металлы — ртуть.
  4. Вещества, состоящие из элементов, связанных ковалентными полярными связями. Примеры: хлороводород, йодоводород, сероводород и прочие.
  5. Соединения, в которых присутствуют водородные связи. Примеры: вода, спирты, аммиак в растворе.

Существуют и особенные структуры — типа жидких кристаллов, неньютоновских жидкостей, которые обладают особыми свойствами.

Мы же рассмотрим основные свойства жидкости, которые отличают ее от всех других агрегатных состояний. В первую очередь это такие, которые принято называть физическими.

Свойства жидкостей: форма и объем

Всего можно выделить около 15 характеристик, которые позволяют описать, что же представляют собой рассматриваемые вещества и в чем заключается их ценность, особенности.

Самые первые физические свойства жидкости, которые приходят на ум при упоминании этого агрегатного состояния, это способность менять форму и занимать определенный объем. Так, например, если говорить о форме жидких веществ, то общепринято считать ее отсутствующей. Однако это не так.

Под действием всем известной силы тяжести капли вещества подвергаются некоей деформации, поэтому их форма нарушается и становится неопределенной.

Однако если поместить каплю в условия, при которых гравитация не действует или сильно ограничена, то она примет идеальную форму шара.

Таким образом, получив задание: «Назовите свойства жидкостей» человек, считающий себя достаточно сведущим в физике, должен упомянуть об этом факте.

Что касается объема, то здесь следует заметить общие свойства газов и жидкостей. И те и другие способны занимать весь объем пространства, в котором находятся, ограничиваясь лишь стенками сосуда.

Физические свойства жидкости весьма разнообразны. Но уникальным является такое из них, как вязкость. Что это такое и чем определяется? Главные параметры, от которых зависит рассматриваемая величина, это:

  • касательное напряжение;
  • градиент скорости движения.

Зависимость указанных величин линейная.

Если же объяснить более простыми словам, то вязкость, как и объем, — это такие свойства жидкостей и газов, которые являются для них общими и подразумевают неограниченное движение независимо от внешних сил воздействия. То есть если вода вытекает из сосуда, она будет продолжать это делать при любых воздействиях (сила тяжести, трения и прочих параметрах).

В этом состоит отличие от неньютоновских жидкостей, которые обладают большей вязкостью и могут оставлять вслед за движением дыры, заполняющиеся со временем.

От чего же будет зависеть данный показатель?

  1. От температуры. С увеличением температуры вязкость одних жидкостей увеличивается, а других, наоборот, уменьшается. Это зависит от конкретного соединения и его химического строения.
  2. От давления. Повышение вызывает увеличение показателя вязкости.
  3. От химического состава вещества. Вязкость изменяется при наличии примесей и посторонних компонентов в навеске чистого вещества.

Теплоемкость

Этот термин определяет способность вещества поглощать определенное количество тепла для увеличения собственной температуры на один градус по Цельсию. Существуют разные соединения по данному показателю. Одни обладают большей, другие меньшей теплоемкостью.

Так, например, вода — очень хороший теплонакопитель, что позволяет ее широко использовать для систем отопления, приготовления пищи и прочих нужд. В целом, показатель теплоемкости строго индивидуален для каждой отдельно взятой жидкости.

Поверхностное натяжение

Часто, получив задание: «Назовите свойства жидкостей» сразу вспоминают о поверхностном натяжении. Ведь с ним детей знакомят на уроках физики, химии и биологии. И каждый предмет объясняет этот важный параметр со своей стороны.

Классическое определение поверхностного натяжения следующее: это граница раздела фаз. То есть в то время, когда жидкость заняла определенный объем, она снаружи граничит с газовой средой — воздухом, паром или еще каким-либо веществом. Таким образом, на месте соприкосновения возникает разделение фаз.

При этом молекулы стремятся окружить себя как можно большим числом частиц и, таким образом, приводят как бы к сжиманию жидкости в целом. Следовательно, поверхность словно натягивается. Этим же свойством можно объяснить и шарообразную форму капель жидкости при отсутствии воздействия сил тяжести. Ведь именно такая форма идеальна с точки зрения энергии молекулы. Примеры:

  • мыльные пузыри;
  • кипящая вода;
  • капли жидкости в невесомости.

Некоторые насекомые приспособились к «хождению» по поверхности воды именно благодаря поверхностному натяжению. Примеры: водомерки, водоплавающие жуки, некоторые личинки.

Текучесть

Есть общие свойства жидкостей и твердых тел. Одно из них — текучесть. Вся разница в том, что для первых она неограниченна. В чем заключается суть этого параметра?

Если приложить внешнее воздействие к жидкому телу, то оно разделится на части и отделит их друг от друга, то есть перетечет. При этом каждая часть снова заполнит весь объем сосуда. Для твердых тел это свойство ограниченно и зависит от внешних условий.

Зависимость свойств от температуры

К таковым можно отнести три параметра, характеризующие рассматриваемые нами вещества:

  • перегрев;
  • охлаждение;
  • кипение.

Такие свойства жидкостей, как перегревание и переохлаждение, напрямую связаны с критическими температурами (точками) кипения и замерзания соответственно. Перегревшейся называют жидкость, которая преодолела порог критической точки нагревания при воздействии температуры, однако внешних признаков кипения не подала.

Переохлажденной, соответственно, называют жидкость, которая преодолела порог критической точки перехода в другую фазу под воздействием низких температур, однако твердой не стала.

Как в первом, так и во втором случае есть условия для проявления таких свойств.

  1. Отсутствие механических воздействий на систему (движение, вибрация).
  2. Равномерная температура, без резких скачков и перепадов.

Интересен факт, что если в перегретую жидкость (например, воду) бросить посторонний предмет, то она мгновенно вскипит. Получить же ее можно нагреванием под воздействием излучения (в микроволновой печи).

Можно выделить два варианта по данному параметру.

  1. Жидкость — газ. Такие системы являются наиболее широко распространенными, поскольку существуют в природе повсеместно. Ведь испарение воды — часть естественного круговорота. При этом образующийся пар существует одновременно с жидкой водой. Если же говорить о замкнутой системе, то и там происходит испарение. Просто пар становится насыщенным очень быстро и вся система в целом приходит к равновесию: жидкость — насыщенный пар.
  2. Жидкость — твердые вещества. Особенно на таких системах заметно еще одно свойство — смачиваемость. При взаимодействии воды и твердого вещества последнее может смачиваться полностью, частично или вообще отталкивать воду. Существуют соединения, которые растворяются в воде быстро и практически неограниченно. Есть и те, что вообще к этому не способны (некоторые металлы, алмаз и прочие).

В целом изучением взаимодействия жидкостей с соединениями в других агрегатных состояниях занимается дисциплина гидроаэромеханика.

Сжимаемость

Основные свойства жидкости были бы неполными, если бы мы не упомянули о сжимаемости. Конечно, этот параметр больше характерен для газовых систем. Однако и рассматриваемые нами также могут поддаваться сжатию при определенных условиях.

Главное отличие — это скорость процесса и его равномерность. Если газ можно сжать быстро и под небольшим давлением, то жидкости сжимаются неравномерно, достаточно долго и при специально подобранных условиях.

Испарение и конденсация жидкостей

Это еще два свойства жидкости. Физика дает им следующие объяснения:

  1. Испарение — это процесс, который характеризует постепенный переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое. Происходит это под действием тепловых воздействий на систему. Молекулы приходят в движение и, меняя свою кристаллическую решетку, переходят в газообразное состояние. Процесс может происходить до тех пор, пока вся жидкость не перейдет в пар (для открытых систем). Или же до установления равновесия (для замкнутых сосудов).
  2. Конденсация — процесс, противоположный выше обозначенному. Здесь пар переходит в молекулы жидкости. Так происходит до установления равновесия или полного фазового перехода. Пар отдает в жидкость большее количество частиц, чем она ему.

Типичные примеры этих двух процессов в природе — испарение воды с поверхности Мирового океана, конденсация ее в верхних слоях атмосферы, а затем выпадение в виде осадков.

Механические свойства жидкости

Данные свойства являются предметом изучения такой науки, как гидромеханика. Конкретно — ее раздела, теории механики жидкости и газа. К основным механическим параметрам, характеризующим рассматриваемое агрегатное состояние веществ, относятся:

  • плотность;
  • удельный вес;
  • вязкость.

Под плотностью жидкого тела понимают его массу, которая содержится в одной единице объема. Данный показатель для разных соединений варьируется. Существуют уже рассчитанные и измеренные экспериментальным путем данные по этому показателю, которые занесены в специальные таблицы.

Удельным весом принято считать вес одной единицы объема жидкости. Данный показатель сильно зависит от температуры (при повышении ее вес снижается).

Для чего следует изучать механические свойства жидкостей? Данные знания являются важными для понимания процессов, происходящих в природе, внутри человеческого организма. Также при создании технических средств, различной продукции. Ведь жидкие вещества — одна из самых распространенных агрегатных форм на нашей планете.

Неньютоновские жидкости и их свойства

Свойства газов, жидкостей, твердых тел — это объект изучения физики, а также некоторых смежных с ней дисциплин. Однако помимо традиционных жидких веществ, существуют еще и так называемые неньютоновские, их тоже изучает эта наука. Что они собой представляют и почему получили такое название?

Для понимания того, что собой представляют подобные соединения, приведем самые распространенные бытовые примеры:

  • «лизун», которым играют дети;
  • «хенд гам», или жвачка для рук;
  • обычная строительная краска;
  • раствор крахмала в воде и прочее.

То есть это такие жидкости, вязкость которых подчиняется градиенту скорости. Чем быстрее воздействие, тем выше показатель вязкости. Поэтому при резком ударе хенд гама об пол он превращается в совершенно твердое вещество, способное расколоться на части.

Если же оставить его в покое, то буквально через несколько минут он растечется липкой лужицей. Неньютоновские жидкости — достаточно уникальные по свойствам вещества, которые нашли применение не только в технических целях, но и в культурно-бытовых.

Физические свойства жидкости

Жидкость

Жидкость — физическое тело, которое обладает свойством текучести, т. е. не имеющее способности самостоятельно сохранять свою форму.Текучесть жидкости обусловлена подвижностью молекул, составляющих жидкость.

Жидкостью называется агрегатное состояние вещества, промежуточное между твердым и газообразным. Жидкость характеризуется следующими свойствами: 1) сохраняет объем; 2) образует поверхность; 3) обладает прочностью на разрыв; 4) принимает форму сосуда; 5) обладает текучестью. Свойства жидкости с 1) по 3) подобны свойствам твёрдых тел, а свойство 4) — свойству жидкости.

Жидкости, законы движения и равновесия которых изучаются в гидравлике (механике жидкости и жидкости), делятся на два класса: сжимаемые жидкости или газы, почти несжимаемые — капельные жидкости.

В гидравлике рассматриваются как идеальные, так и реальные жидкости.

Идеальная жидкость — жидкость, между частицами которой отсутствуют силы внутреннего трения. Вследствие этого такая жидкость не сопротивляется касательным силам сдвига и силам растяжения.

Идеальная жидкость совершенно не сжимается, она оказывает бесконечно большое сопротивление силам сжатия.

Такой жидкости в природе не существует — это научная абстракция, необходимая для упрощения анализа общих законов механики применительно к жидким телам.

Реальная жидкость — жидкость, которая не обладает в совершенстве свойствами идеальной жидкости, она в некоторой степени сопротивляется касательным и растягивающим усилиям, а также отчасти сжимается.

Для решения многих задач гидравлики этим отличием в свойствах идеальной и реальной жидкостей можно пренебречь.

В связи с этим физические законы, выведенные для идеальной жидкости, могут быть применены к жидкостям реальным с соответствующими поправками.

Ниже кратко представлены общие сведения, касающиеся физических свойств жидкостей. Конкретные физические свойства разных жидкостей находятся в подразделах нашего сайта. Эти разделы будут постепенно пополняться новой информацией, которая, возможно, окажется полезной инженерам и конструкторам при проведении расчетов.

Плотность жидкости

Килограмм на кубический метр [кг/м3] равен плотности однородного газообразного вещества, масса которого при объёме 1 м3 равна 1 кг.

где

dm — масса элемента жидкости, объёмом dV;

dV — объём элемента жидкости.

Динамическая вязкость жидкости

где

F — сила внутреннего трения жидкости.

ΔS — площадь поверхности слоя жидкости, на которую рассчитывается сила внутреннего трения.

— величина, обратная градиенту скорости жидкости.

Паскаль-секунда [Па • с] равна динамической вязкости жидкости, касательное напряжение в которой при ламинарном течении на расстоянии 1 м по нормали к направлению скорости, равно 1 Па.

Поверхностное натяжение жидкости

где

dF — сила, действующая на участо контура свободной поверхности нормально к контуру и по касательной к поверхности к длине dl этого участка.

dl — длина участка поверхности жидкости.

Ньютон на метр [Н/м] равен поверхностному натяжению жидкости, создаваемому силой 1 Н, действующей на участок контура свободной поверхности длиной 1 м нормально к контуру и по касательной к поверхности.

Кинематическая вязкость жидкости

где

μ — динамическая вязкость жидкости;

ρ — плотность жидкости;

Квадратный метр на секунду [м2/с] равен кинематической вязкости жидкости с динамической вязкостью 1 Па с и плотностью 1 кг/м3.

Коэффициент теплопроводности жидкости

где

t — время;

S — площадь поверхности;

Q — количество теплоты [Дж], перенесённое за время t через поверхность площадью S.

— величина, обратная градиенту температуры жидкости.

Ватт на метр-Кельвин [Вт/(м • К)] равен коэффициенту теплопроводности жидкости, в котором при стационарном режиме с поверхностной плотностью теплового потока 1 Вт/м2 устанавливается температурный градиент 1 К/м.

Теплоемкость жидкости

где

dQ — количество теплоты, необходимое для нагревания жидкости;

dT — разность температуры.

Джоуль на Кельвин [Дж/К] равен теплоемкости жидкости, температура которого повышается на 1 К при подведении к нему количества теплоты 1 Дж.

Удельная массовая теплоемкость жидкости при постоянном давлении

Джоуль на килограмм-Кельвин [Дж/(кг • К)] равен удельной теплоемкости жидкости, имеющего при массе 1 кг теплоемкость 1 Дж/К.

Температуропроводность жидкости

где

λ — теплопроводность жидкости;

Cp — удельная массовая теплоемкость жидкости.

ρ — плотность жидкости.

Квадратный метр на секунду [м2/с] равен температуропроводности жидкости с коэффициентом теплопроводности 1 Вт/(м К), удельной теплоемкостью при постоянном давлении 1 [Дж/(кг • К) и плотностью 1 кг/м3.

Свойства жидкостей

Жидкость
Подробности Категория: Молекулярно-кинетическая теория 05.11.2014 12:37 11543

Жидкость — агрегатное состояние вещества, занимающее промежуточное положение между его твёрдым и газообразным состояниями.

Самая распространённая жидкость на Земле — вода. Её твёрдое состояние — лёд, а газообразное — пар.

В жидкостях молекулы расположены почти вплотную друг к другу. Они обладают большей свободой, чем молекулы твёрдого вещества, хотя полностью свободно перемещаться не могут.

Притяжение между ними хоть и слабее, чем в твёрдых телах, но всё-таки его достаточно, чтобы молекулы удерживались на близком расстоянии друг от друга. Каждая молекула жидкости может колебаться около какого-то центра равновесия.

Но под действием внешней силы молекулы могут перескакивать на свободное место в направлении приложенной силы. Этим объясняется текучесть жидкости.

Вязкость

Различные жидкости имеют разную текучесть. Так, вода из бутылки вытекает быстрее, чем растительное масло. Мёд из стакана выливается медленнее, чем молоко. На эти жидкости действуют одинаковые силы тяжести. Так почему же их текучесть отличаются? Всё дело в том, что они обладают различной вязкостью. Чем выше вязкость жидкости, тем меньше её текучесть.

Что же такое вязкость, и какова её природа? Вязкость также называют внутренним трением. Это способность жидкости сопротивляться перемещению различных слоёв жидкости относительно друг друга.

Молекулы, находящиеся в одном из слоёв и сталкивающиеся между собой во время теплового движения, сталкиваются ещё и с молекулами соседних слоёв. Возникают силы, тормозящие их движение.

Они направлены в сторону, противоположную движению рассматриваемого слоя.

Вязкость — важная характеристика жидкостей. Её учитывают в различных технологических процессах, например, когда по трубопроводам необходимо перекачивать жидкость.

Вязкость жидкости измеряют с помощью прибора, называемого вискозиметром. Самым простым считается капиллярный вискозиметр. Принцип его действия не сложен. Подсчитывается время, за которое заданный объём жидкости протекает через тонкую трубочку (капилляр) под воздействием разности давлений на его концах.

Так как известны диаметр и длина капилляра, разность давлений, то можно произвести расчёты на основании закона Пуазёйля, согласно которому проходящий в секунду объём жидкости (секундный объёмный расход) прямо пропорционален перепаду давления на единицу длины трубы и четвертой степени её радиуса и обратно пропорционален коэффициенту вязкости жидкости.

где Q — секундный расход жидкости, м3/с;

р1 — р2 = ∆р — перепад давлений на концах капилляра, Па;

R — радиус капилляра, м;

d — диаметр капилляра, м;

ƞ — коэффициент динамической вязкости, Па/с;

l — длина капилляра, м.

Объём

Расстояние между молекулами внутри жидкости очень мало. Оно меньше размеров самих молекул. Поэтому жидкость очень трудно сжать механически.

Давление, производимое на жидкость, заключённую в сосуд, передается в любую точку без изменений во всех направлениях. Так формулируется закон Паскаля.

На этой особенности жидкостей основана работа тормозных систем, гидравлических прессов и других гидравлических устройств.

Жидкость сохраняет свой объём, если не изменяются внешние условия (давление, температура). Но при нагревании объём жидкости увеличивается, а при охлаждении уменьшается. Впрочем, здесь есть исключение. При нормальном давлении и повышении температуры от 0 до 4о объём воды не увеличивается, а уменьшается.

Волны плотности

Сжать жидкость очень трудно. Но при изменении давления всё же возможно. И в этом случае меняется её плотность и объём.

Если сжатие произойдёт в одном участке жидкости, то на другие участки оно будут передаваться постепенно. Это означает, что в жидкости будут распространяться упругие волны.

Если плотность меняется слабо, то получаем звуковую волну. А если достаточно сильно, то возникает ударная волна.

Смешиваемость

Жидкости могут растворяться друг в друге. Эта их способность называется смешиваемостью.

Если поместить в один сосуд две смешиваемые жидкости, то в результате теплового движения их молекулы постепенно будут переходить через границу раздела. В результате произойдёт смешивание.

Но не все жидкости могу смешиваться. Например, вода и растительное масло не смешиваются никогда. А воду и спирт смешать очень легко.

Адгезия

Все мы знаем, что гуси и утки выходят из воды сухими. Почему же их перья не намокают? Оказывается, у них есть специальная железа, которая выделяет жир, которым водоплавающие птицы при помощи клюва смазывают свои перья. И они остаются сухими, потому что вода стекает с них капельками.

Поместим каплю воды на пластинку из полистирола. Она принимает форму сплющенного шарика. Такую же каплю попробуем поместить на стеклянную пластинку. Мы увидим, что на стекле она растекается.

Что же происходит с водой? Всё дело в том, что силы притяжения действуют не только между молекулами самой жидкости, но и между молекулами разных веществ в поверхностном слое.

Эти силы называются силами адгезии (от латинского adhaesio — прилипание).

Взаимодействие жидкости с твёрдым телом называют смачиванием. Но поверхность твёрдого тела смачивается не всегда.

Если окажется, что молекулы самой жидкости притягиваются друг к другу сильнее, чем к твёрдой поверхности, то жидкость соберётся в капельку. Именно так ведёт себя вода на пластинке из полистирола. Она не смачивает эту пластинку.

Точно так же не растекаются капельки утренней росы на листиках растений. И по этой же причине вода стекает с покрытых жиром перьев водоплавающих птиц.

А если притяжение молекул жидкости к твёрдой поверхности сильнее сил притяжения между самими молекулами, то жидкость расплывается на поверхности. Поэтому наша капелька на стекле также растеклась. В этом случае вода смачивает поверхность стекла.

Нальём воду в сосуд из полистирола. Посмотрев на поверхность воды, мы увидим, что она не горизонтальная. У краёв сосуда она искривляется вниз. Так происходит, потому что силы притяжения между молекулами воды больше, чем силы адгезии (прилипания).

А в стеклянном сосуде поверхность воды у краёв искривляется вверх. В этом случае силы прилипания больше внутримолекулярных сил воды. В широких сосудах это искривление наблюдается только у стенок сосудов.

А если сосуд узкий, то это искривление заметно по всей поверхности воды.

Явление адгезии широко используется в различных отраслях промышленности — лакокрасочной, фармацевтической, косметической и др.

Смачивание необходимо при склеивании, крашении тканей, нанесении на поверхность красок, лаков. А при строительстве бассейнов их стенки, наоборот, покрывают материалом, который не смачивается водой.

Такие же материалы используют для зонтов, плащей, непромокаемой обуви, тентов.

Капиллярность

Ещё одна интересная особенность жидкости — капиллярный эффект. Так называют её способность изменять свой уровень в трубках, узких сосудах, пористых телах.

Если опустить узкую стеклянную трубку (капилляр) в воду, то можно увидеть, как поднимается в ней водяной столбик. Чем уже трубка, тем выше столбик воды. Если опустить такую же трубку в жидкую ртуть, то высота столбика ртути окажется ниже уровня жидкости в сосуде.

Жидкость в капиллярах способна подниматься по узкому каналу (капилляру) только в том случае, если она смачивает его стенки. Так происходит в грунте, песке, стеклянных трубках, по которым легко поднимается влага.

По этой же причине пропитывается керосином фитиль в керосиновой лампе, полотенце впитывает влагу от мокрых рук, происходят различные химические процессы. В растениях по капиллярам поступают к листьям питательные вещества и влага.

Благодаря капиллярному эффекту возможна жизнедеятельность живых организмов.

Основы гидравлики

Жидкость


Поскольку гидравлика изучает законы равновесия и движения жидкости, необходимо определиться – что же такое жидкость и какими свойствами она обладает.

Согласно наиболее широко принятому определению, жидкостью называют агрегатное состояние вещества, сочетающее в себе признаки как твердого, так и газообразного состояния, т. е. являющееся некоторой переходной формой от твердого состояния вещества к газообразному.

При этом жидкость обладает определенным рядом свойств, не присущих другим агрегатным состояниям.
Это сплошная среда, способная легко изменять свою форму под действием даже небольших силовых факторов.

Если рассматривать микроструктуру жидкого вещества, то, в отличие от газообразных веществ, жидкие сохраняют достаточно устойчивые связи между внутренними частицами, но менее прочные, чем у твердых веществ.

Именно благодаря ослаблению внутренних связей между частицами, жидкости могут легко изменять форму (деформироваться), практически не выдерживая внешних нагрузок. Эта способность жидкости деформироваться под действием даже малых сил называются текучестью.

Кроме того, массивы жидкости не обладают прочностью и могут легко распадаться на более мелкие составные части, вплоть до мельчайших капель, поэтому классические жидкости обычно называют «капельными жидкостями».

Еще одним свойством жидкостей, отличающих их от газов, является ничтожно малая сжимаемость, т. е. они почти не изменяют свой объем при сжатии в замкнутом объеме (сосуде). Именно это свойство жидкостей широко используется в различных гидроприводах механизмов.

Физические свойства жидкостей

Жидкости характеризуются следующими основными физическими свойствами: плотностью, удельным весом, удельным объемом, сжимаемостью, вязкостью.

Плотностью (или удельной массой) ρ (кг/м3) любого вещества называют массу этого вещества, заключенную в единице объема. Это определение в полной мере относится и к жидкостям:

ρ = m/V

Так, например, для дистиллированной воды при температуре 4 °С плотность ρ равна 1000 кг/м3, т.е. в каждом кубометре объема вмещается 1000 кг воды.

Удельным весом γ (Н/м3) называют вес единицы объема жидкости:

γ = G/V = mg/(m/ρ) = ρg

Очевидно, что удельный вес связан с удельной массой величиной q — ускорения свободного падения, поскольку вес любого тела на поверхности Земли определяется формулой: G = mq.
Для дистиллированной воды при температуре 4 °С удельный вес γ ≈ 9810 Н/м3. Это означает, что каждый кубометр воды притягивается к Земле силой тяжести примерно равной 9810 Н.

Удельным объемом v (м3/кг) жидкости называют объем, занимаемый единицей массы жидкости:

v = V/m = 1/ρ

Объем жидкости существенно зависит от температуры: при ее повышении он увеличивается и наоборот — при охлаждении уменьшается (единственным известным исключением является вода, которая после охлаждения ниже +4 ˚С начинает расширяться).
Температурное изменение объема жидкости определяется температурным коэффициентом объемного расширения βT (К-1):

βT = (ΔV/V)ΔT,

где: ΔV = V — V1 = разность объемов после и до изменения температуры на величину ΔT.

Температурный коэффициент объемного расширения показывает, на какую часть от первоначального состояния изменяется первоначальный объем жидкости при изменении температуры на 1˚K.
Очевидно, что плотность жидкости тоже зависит от ее температуры:

ρ = m/V = m/(ΔV + V1) = m/V1(1 + βTΔT) = ρ1/(1 + βTΔT).

где: ρ1 плотность жидкости до изменения температуры на величину ΔT.

Пример решения задачи:

Определить плотность минерального масла при температуре 380 К, если при температуре 300 К она равна 0,893 кг/м3. Температурный коэффициент объемного расширения масла βT = 0,0076 К-1.

Решение: по приведенной выше формуле получаем:

ρ = = ρ1/(1 + βTΔT) = 0,893/[1+ 0,0078(380 — 300)] = 0,842 г/м3.

***



Сжимаемость (объемная сжимаемость, объемная упругость) – это способность жидкости изменять объем при сжатии, т. е. действием на нее давления. Объемная сжимаемость показывает, на какую величину изменится первоначальный объем жидкости при изменении оказываемого на нее давления на 1 Па.

Сжимаемость характеризуется коэффициентом сжимаемости βv.
Коэффициентом сжимаемости (объемного сжатия) называется отношение относительного изменения объема жидкости ΔV/V к изменению давления Δp:

βv = — (ΔV/V)/Δp

Знак «минус» в формуле обусловлен тем, что положительному приращению давления р соответствует отрицательное приращение (т.е. уменьшение) объема V.
При изменении давления до 500 атм (49 МПа) коэффициент βv для воды практически постоянен и равен 4,9×10-10 м2/Н (Па-1).

Величину, обратную объемной сжимаемости, называют модулем объемного сжатия (Па):

Еж = 1/βv

Объемная сжимаемость не является постоянной характеристикой, она зависит от температуры жидкости и оказываемого на нее давления.

Однако при давлениях, наиболее часто применяемых на практике в механизмах и устройствах, объемная сжимаемость жидкостей очень мала, и в обычных гидравлических расчетах ей пренебрегают, учитывая лишь в особых случаях, например, при расчетах некоторых гидроприводов, гидроавтоматики и явлениях гидроудара.

С упругими свойствами капельных жидкостей связаны, также, представления о сопротивлении жидкостей растяжению, т. е. деформации, обратной сжатию.

Теоретически в капельных жидкостях могут возникать значительные напряжения растяжения, но в реальных жидкостях при наличии в них даже весьма незначительных примесей (твёрдые частицы, газы) уменьшает величину сопротивления жидкости растяжению практически до нуля.
По этой причине можно считать, что в капельных жидкостях напряжения растяжению невозможны.

***

Вязкостью называют свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) слоев жидкости.

Это свойство обусловлено возникновением в движущейся жидкости сил внутреннего трения, которые не проявляются в покоящейся жидкости.

Силы трения возникают из-за сцепления между молекулами и всегда действуют по касательной к плоскости относительного перемещения слоев жидкости. По этой причине в подвижных жидкостях возникают касательные напряжения τ (Па):

τ = Pt/S = µ×dv/dn,

где: Pt – сила внутреннего трения (Н), между слоями жидкости, отстоящими друг от друга на бесконечно малом расстоянии dn; выражение dv/dn является градиентом скорости, характеризующим изменение скорости частиц жидкости в соседних слоях, отстоящих на расстоянии dn; S – площадь соприкосновения этих слоев, м2; µ — коэффициент пропорциональности, называемый динамической вязкостью.

Динамическая вязкость характеризует касательное напряжение, создаваемое силами внутреннего трения между слоями жидкости, отстоящими по нормали на расстояние 1 м при относительной скорости 1 м/с. Динамическая вязкость показывает, какую работу на единицу объемного расхода жидкости надо совершить для преодоления сил внутреннего трения.

Единицей динамической вязкости является Па×с:

Па×с = Работа/Объемный расход = Н×м/(м3/с) = Дж×с/м3.

Кроме динамической вязкости, в практических расчетах часто пользуются понятием кинематической вязкости v (м2/с), которая представляет собой отношение динамической вязкости жидкости к ее плотности:

v = µ/ρ

Вязкость капельных жидкостей зависит от многих факторов: температуры, внешнего давления, количества растворенного в жидкости газа. Вязкость многих масел уменьшается при многократном дросселировании через тонкие отверстия и щели различных элементов гидросистем.

Кинематическую вязкость жидкостей измеряют вискозиметрами.
Вискозиметр представляет собой U-образную стеклянную трубку, в колено которой впаян тонкий капилляр с двумя расширениями и меткой между ними. При измерении вязкости определяют время τ протекания исследуемой жидкости под действием силы тяжести через метку из одного расширения капилляра в другое, и применяют формулу:

v = agτ/9,807,    где а — постоянная вискозиметра.

***

Для упрощения теоретических исследований и выводов Л. Эйлер ввел понятие «идеальная жидкость» — воображаемая жидкость, которая обладает абсолютной подвижностью, несжимаема и не обладает вязкостью, т. е.

при движении в ней не возникают силы внутреннего трения.

Для применения к реальным жидкостям теоретических выводов, полученных для идеальных жидкостей, вводят поправки или коэффициенты, установленные экспериментально.

***

Растворимость газов в капельных жидкостях

В реальных жидкостях всегда находится в растворённом состоянии газ. Это может быть воздух, азот, углеводородный газ, углекислота, сероводород и др.
Наличие газа растворённого в жидкости может оказывать как благоприятное воздействие (снижается вязкость жидкости, плотность и т.д.), так и неблагоприятные факторы.

Так при снижении давления из жидкости выделяется свободный газ, который может стать источником такого нежелательного явления как кавитация; выделяющийся газ может оказаться не безопасным для окружающей среды, огнеопасным и взрывоопасным (например, углеводородный газ).

Газ, растворённый в жидкости, как и газ в свободном состоянии может также способствовать коррозии стенок труб и оборудования, вызывать химические реакции, ведущие к образованию отложений твёрдых солей на стенках труб, накипей и др.

По этой причине знание особенностей и законов растворения газа в жидкости крайне желательно.

***

Основное уравнение гидростатики и закон Паскаля



Олимпиады и тесты

Как правильно выбрать жидкость для электронных сигарет

Жидкость

Существуют сотни разных марок, производящих жидкости для электронных сигарет, отличия которых мы будем рассматривать далее.

Каждая марка жидкостей имеет свою историю, рецепты, особый подход к созданию вкусов, а также оформлению упаковок и бутылок. Европейские и американские марки весьма сильно отличаются друг от друга методами разработки вкусов.

Американские флавористы зачастую делают упор на сладкие и десертные вкусы, чаще прибегая к высокому содержанию глицерина для использования в дрипках. Но и среди марок из США можно найти превосходные фруктовые и табачные вкусы.

Часто Американские жижки занимают премиум сегмент, потому их стоимость на российском рынке будет весьма высокой для пользователя вейпа со средним и низким доходом.

Американские производители не прекращают удивлять любителей вейпинга новыми задумками в форме реализации своей продукции. Так в 2016-м году в продажу вышли жидкости Humble и Havok, в тарах емкостью 120/180 мл.

https://www.youtube.com/watch?v=lQXOR1HqILk

Европейские и русские производители не уступают американскому премиум сегменту. Но среди российских производителей присутствует множество разных продуктов по бюджетной цене, вкусы которых практически не уступают даже премиальным маркам.

Различия компонентов

Как известно, жидкости состоят из четырех компонентов:

  • Пропиленгликоль
  • Глицерин
  • Никотин
  • Ароматизатор

Все перечисленные компоненты имеют разный уровень качества, зависящий от производителя. Пропиленгликоль, глицерин и никотин в совокупности представляют из себя основу для изготовления самозамеса. В основу же добавляется ароматизатор для получения готовой жидкости. Потому, говоря о различиях жижек, стоит сказать и о разнице в качестве ее ингредиентов.

Наиболее качественный глицерин и пропиленгликоль изготавливают в Германии, а никотин в Америке (RTS Vapes, Wizard Labs). Покупая жидкости для электронных сигарет, Вы сможете зайти на сайт марки и ознакомиться с качеством компонентов, если такая информация указана на странице, или же можно справиться в службе поддержки производителя.

От качества компонентов, кроме вкуса, будет также зависеть и скорость образования нагара на ваших спиралях/сменных испарителях, так как глицерин, входящий в состав, имеет разную степень очистки.

Густота

Жидкости для заправки электронных сигарет различны своей густотой, степень которой зависит от процентного соотношения глицерина к пропиленгликолю. Также в зависимости от пропорции будет меняться и качество вкусопередачи с густотой пара.

Существуют следующие градации соотношений компонентов глицерин (VG), пропиленгликоль (PG):

  • 20VG/80PG
  • 30VG/70PG
  • 40VG/60PG
  • 50VG/50PG
  • 60VG/40PG
  • 70VG/30PG
  • 80VG/20PG

Перечисленные соотношения являются самыми распространенными. Надо сказать, что глицерин имеет наивысшую густоту среди всех компонентов жидкости, потому при изготовлении добавляют пропиленгликоль для разбавления.

Также пропиленгликоль увеличивает способность всей эссенции к равномерному смешиванию с ароматизатором для более выразительного вкуса и чем больше PG, тем ярче будет чувствоваться вкус аромы.

А глицерин в данном случае выступает в роли главного элемента, образовывающего пар. Из этого можно сделать простой вывод:

Чем больше глицерина (VG) в жижке, тем больше Ваш вейп-девайс будет выдавать пара, а чем больше пропиленгликоля (PG), тем больше будет ощущаться вкус. Много глицерина в составе жидкости – жижа более густая. Больше пропиленгликоля — более жидкая эссенция.

Используя разные испарительные камеры, следует грамотно подбирать соотношения этих двух компонентов. Так, если Вы используете электронку с сигаретной тягой и маленькими испарителями, как iCare 2, то покупать жидкости следует с содержанием VG не выше 60%. А если же Вы пользователь крупного атомайзера или дрипки, то можно покупать жидкости с любым количеством глицерина.

Ароматизаторы

Разумеется, одним из важнейших элементов жидкостей будет вкус! Вкус отличается применяемыми в производстве ароматизаторами.

Ароматических веществ, применяемых в создании жижек существует поистине огромное количество.

В продаже чаще всего встречаются миксы из вкусов – «банан и чизкейк», «табак и ванильный крем», «ягодный сироп со вкусом тропического манго». Такие вкусы создаются только в смеси с разными ароматизаторами.

Для вейпинга используют аромки как пищевые, применяемые в кулинарии, так и специально созданные для Э.С. ароматизаторы.

Их производят весьма крупные зарубежные и отечественные компании: FlavourArt, Capella, TPA, Smoke Kitchen. Продукты именно этих марок применяются в изготовлении самых популярных жижек.

Так как производители аромок имеют свои особые технологии, то вкус, например, вишни у разных фирм будет ощущаться по-разному.

Цена

Самое видимое различие жидкостей состоит в цене. Цена жижек для вейпа складывается из таких критериев как:

  • Используемые ароматизаторы
  • Качество основных компонентов
  • Качество никотина
  • Оформление и материал бутылки
  • Упаковка
  • Страна производитель

Цена не всегда определяет качество, хотя и присутствует корреляция стоимости с качеством. Надо сказать, существуют весьма бюджетные жидкости, способные по вкусу, оформлению и качеству конкурировать даже с премиум сегментом.

Значение слова ЖИДКОСТЬ. Что такое ЖИДКОСТЬ?

Жидкость

  • ЖИ́ДКОСТЬ, -и, ж.

    1. Вещество, обладающее свойством течь и принимать форму сосуда, в котором оно находится. Сосуд с жидкостью.

    2.Свойство по прил. жидкий (в 3 и 4 знач.). Малый заряд слышен по жидкости звука выстрелов, похожих на хлопанье арапника или пастушьего кнута. С. Аксаков, Записки ружейного охотника.

Источник (печатная версия): Словарь русского языка: В 4-х т. / РАН, Ин-т лингвистич. исследований; Под ред. А. П. Евгеньевой. — 4-е изд., стер. — М.: Рус. яз.; Полиграфресурсы, 1999; (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

  • Жи́дкость — вещество, находящееся в жидком агрегатном состоянии, занимающем промежуточное положение между твёрдым и газообразным состояниями.При этом агрегатное состояние жидкости как и агрегатное состояние твёрдого тела является конденсированным, т. е. таким, в котором частицы (атомы, молекулы, ионы) связаны между собой.

    Основным свойством жидкости, отличающим её от веществ, находящихся в других агрегатных состояниях, является способность неограниченно менять форму под действием касательных механических напряжений, даже сколь угодно малых, практически сохраняя при этом объём.

  • ЖИ'ДКОСТЬ, и, ж.1. Вещество, обладающее свойством течь и принимать форму сосуда, в к-ром находится, сохраняя неизменным свой объем. Бутылка с мутной жидкостью. Ж. от клопов. 2.только ед.Отвлеч. сущ. к жидкий во 2, 3, 4, 5 и 6 знач. (разг.). Ж. аргументов. Ж. волос.

«Толковый словарь русского языка» под редакцией Д. Н. Ушакова (1935-1940); (электронная версия): Фундаментальная электронная библиотека

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю, как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я обязательно научусь отличать широко распространённые слова от узкоспециальных.

Насколько понятно и распространено слово бронтозавр(существительное):

Это слово знает
каждый ребёнок

Нечасто встретишь
в повседневной ситуации

Ассоциации к слову «жидкость»

  • вода
  • пить
  • сок
  • море
  • напиток
  • (ещё…)

влага вода кровь гной сукровица … (все синонимы к слову ЖИДКОСТЬ)

Предложения со словом «жидкость»:

  • Варить на слабом огне 5 часов, следя за тем, чтобы на поверхности не образовалась корка и жидкость оставалась прозрачной.

  • Гомункулус кипел в янтарной жидкости, она постепенно густела, облепляла стальные кости, нарастала на скелете, придавая ему очертания человеческого тела.

  • Причём один из флаконов с шампунем оказался почему-то незакрытым, и теперь по кафельному полу растекалась густая ароматная жидкость.
  • (все предложения)

янтарная бесцветная мутноватая маслянистая пахучая … (все определения)

Цитаты со словом «жидкость»:

  • Слёзы — оборонительная жидкость. Ванда Блоньская-Вольфарт (1934–2010) — польская журналистка
  • Наука сегодня быстро изменяется. Законы физики и механики, открытые Галилеем, Декартом, Ньютоном,Лавуазье остались незыблемыми. Претерпели изменения теории, системы, язык и символика, интерпретации.

    В начале XIX века естественные науки желали втиснуть в окончательную форму. Это была иллюзия, которая рассеялась: все старые теории были изменены.

    Теория теплоты, основанная на воображаемой тепловой жидкости, сменилась механической теорией теплоты, которая стала основой наших актуальных идей и промышленных применений, относящихся к взаимным превращениям всех сил природы.

    Не менее значительную эволюцию претерпевают сегодня прежние теории о световой и электрических жидкостях… Невидимые излучения заставляют предусматривать в редких явлениях не подозреваемые глубины. Даже сами наши взгляды на природу материи, кажется, готовы измениться… Наука не разрушается по мере роста её сооружений.

    Она непременно обогащается новыми этажами и по мере того, как поднимается выше, ей открываются более широкие горизонты. Марселен Бертло (1827–1907) — французский химик

  • Разной бывает кровь: та, что течет в жилах, и та, что течет из жил. Первая — это жидкость, циркулирующая в теле, значит, ее изучение в компетенции физиологов.

    Кто этой крови приписывает какие-то другие, кроме физиологических, особые характеристики и таинственные свойства, тот, как это мы видим, в результате превращает города в развалины, уничтожает миллионы людей и, в конце концов, привлекает карающий меч на собственное племя. Юлиан Тувим (1894–1953) — польский поэт

  • (все цитаты)

Дополнительно:

Поделиться:
Нет комментариев

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.

×
Рекомендуем посмотреть