Основы гидростатики. 
Основы гидростатики

Физические свойства жидкостей и газов

В технических расчетах однофазные жидкости и газы рассматриваются как сплошные среды с непрерывно распределенной плотностью, кг/м³, определяемой отношением.

(2.1).

где — элементарный объем среды, м³; заключенная в нем масса, кг.

Сжимаемость среды определяется изменением ее плотности, кг/м³, отнесенной к единице приложенного давления,, Н/м². Обратная величина равна квадрату скорости звука, м/с,.

(2.2).

В практических случаях обычно используется относительная характеристика сжимаемости — число Маха.

(2.3).

где скорость потока м/с.

Сжимаемость жидкостей и газов характеризуется также изотермическим коэффициентом сжимаемости, м²/Н,.

(2.4).

где давление сплошной среды, Па;

абсолютная температура, К.

Для идеальных газов Капельные жидкости в гидродинамических расчетах обычно рассматриваются как несжимаемые. Сжимаемость сплошных сред может быть описана обобщенным законом Гука.

(2.5).

где изотермический объемный модуль упругости среды, связанный с коэффициентом сжимаемости соотношением, Па. Тепловое расширение жидкостей и газов характеризуется изобарным коэффициентом расширения, 1/К,.

(2.6).

Для идеальных газов. Для капельных жидкостей изобарный коэффициент расширения в большинстве случаев имеет порядок К^-1.

Вязкостью называется свойство среды оказывать сопротивление сдвигающим усилиям при вынужденном движении слоев. У большинства жидкостей и всех газов сопротивление сдвигу в состоянии покоя равно нулю. Между слоями жидкости и газа при их относительном движении возникает сила вязкости или внутреннего трения, определяемая формулой Ньютона.

где динамическая вязкость. Пас; площадь соприкосновения слоев; скорость движения среды м/с; координата нормали к направлению скорости, м.

Коэффициент кинематической вязкости, м²/с, определяется в виде.

(2.8).

Напряжение силы вязкости, Па, определяется формулой.

(2.9).

Жидкости и газы, для которых справедлива эта зависимость, называются ньютоновскими.

Рис. 1. Зависимость кинематической вязкости воды, масла и воздуха от температуры

Вязкости и зависят от температуры (рис. 1) и давления. Зависимость от давления в жидкостях становится существенной при давлениях около 103 МПа и более (табл. 1).

Таблица 1. Зависимость вязкости воды от давления при различных температурах

°.		°.
	— 1,6.		+1,6.
	— 0,3.		+2,1.
	0,0.		+2,5.
	0,0.		+2,6.
	0,0.		+3,4.
	0,0.		+3,6.
	+0,7.

Примечание: — значения динамической вязкости воды при атмосферном давлении (101, 337 кПа) и при давлении, в 400 раз большем.