Почему при сжатии жидкости давление резко возрастает

Содержание

Почему при сжатии жидкости давление резко возрастает

Приведем несколько приложений формулы (25). Начнем с адиабатического сжатия жидкостей; многочисленные эксперименты в этой области проделал Джоуль. Для этого случая наша формула принимает вид

[img]http://scask.ru/archive/arch.php?path=../htm/lect_tmd/files.book&file=tmd_22.files/image1.gif[/img]

где

[img]http://scask.ru/archive/arch.php?path=../htm/lect_tmd/files.book&file=tmd_22.files/image2.gif[/img]

— коэффициент расширения при постоянном давлении. Возрастание давления сопровождается, вообще говоря, повышением температуры. Исключение представляет собой вода ниже 4° С, когда а отрицательно.
Джоуль произвел многочисленные опыты подобного рода. Он резко увеличивал давление, помещая на поршень гири и измеряя при помощи термостолбика соответствующее изменение температуры. Строго говоря, для конечных изменений давления уравнение (26) следовало бы проинтегрировать. Но так как объем жидкости при росте давления уменьшается очень мало и изменения температуры при этом также весьма малы, то и для конечных изменений давления мы спокойно можем написать

[img]http://scask.ru/archive/arch.php?path=../htm/lect_tmd/files.book&file=tmd_22.files/image3.gif[/img]

Джоуль работал с рыбьим жиром. Ниже приведены некоторые из его результатов.

[img]http://scask.ru/archive/arch.php?path=../htm/lect_tmd/files.book&file=tmd_22.files/image5.gif[/img]

Еще интереснее опыты Джоуля с водой, давшие такие результаты:

Результаты эти были одним из первых опытных подтверждений второго начала. Без помощи второго начала нельзя предсказать исхода этих опытов. В этом случае можно было бы лишь утверждать, что благодаря работе, произведенной над жидкостью при адиабатическом сжатии, внутренняя энергия, зависящая от объема и температуры, должна возрасти, но как это повлияет на температуру, наперед сказать нельзя. Замечательно, что при адиабатическом сжатии воды при температуре, низшей чем на 4° С, температура падает, несмотря на возрастание внутренней энергии.

http://scask.ru/lect_tmd.php?id=22

почему давление газа увеличивается при его сжатии и уменьшается при расширении?

Давление газа при одинаковых температурах определяется только числом ударов о стенки сосуда. При уменьшении объема( сжатие) число ударов возрастает, возрастает и давление. При расширении все происходит наоборот.

Другие вопросы из категории

написать сказку о трех огрегатных состояниях. ПЛИЗ.

Читайте также

1.Какие свойства газов отличают их от твёрдых тел и жидкостей?
2.Как объясняют давление газа на основе учения о движении молекул?
3.Как можно на опыте показать,что газ производит давление на стенки сосуда,в котором он находится?
4,Из чего можно заключить, что газ производит одинаковое давление по всем направлениям ?
5.Почему давление газа увеличивается при сжатии и уменьшается при расширении?
6.В каком состоянии газ производит большее давления:в холодном или нагретом?Объясните почему?
7.Почему сжатые газы содержат в специальных баллонах?
раза. работа сжатия 1,4*10^3 кДж. Какой газ подвергался изотермическому сжатию и каков его первоначальный объём?
йдёт с давлением газа??
3) Почему сжатые газы хранят в специальных баллонах? Почему опасно в летнее время оставлять их на балконе??
воду на глубину 12м? ( решить через Дано:)
2)Найдите глубину моря,на которой давление воды равно 400 МПа?
3)*Определите силу,с котрой действует керосин на квадратную пробку площадью поперечного сечения 10см^2 , если расстояние от поверхности керосина до пробки 10см.
4) дописать: Давление газа с увеличение температуры при постоянном объеме_____
а)не изменяется
б)увеличивается
в)уменьшается
г)сначала увелич.потом уменьш.

http://fizika.neznaka.ru/answer/2034977_pocemu-davlenie-gaza-uvelicivaetsa-pri-ego-szatii-i-umensaetsa-pri-rassirenii/

Сжимаемость жидкостей

Задачи по гидравлике с решениями
Сборник задач
Задачник по гидравлике

Видеоуроки по гидравлике.
Просто!
Понятно!
Доступно!

Один из лучших справочников по гидравлике
Только простые и понятные формулы!

Подпишитесь на RSS и Вы будете получать информацию об обновлениях сайта на Ваш RSS канал!

Сжимаемость жидкостей

Автор: gidroadmin
Дата: 2008-12-09
Сжимаемость — свойство жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия ?р, который выражает относительное изменение объема жидкости V0, отнесенное к единице давления p и определяется по формуле
Знак минус в формуле обусловлен тем, что положительному прира­щению давления соответствует отрицательное приращение (уменьшение) объема. Единицы измерения ?р в системе МКГСС — м 2 /кгс, в системе СИ — 1/Па. Часто ?р выражается в см 2 /кгс.
Если принять, что приращение давления dp=p-р0, а изменение объема dV=V-V0, то
где V и V0 — объемы, а ? и ?0 — плотности соответственно при давлениях p и р0.
Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется объемным модулем упругости жидкости: Еж =1/?р. Единицы измерения Еж те же, что и давления: в системе МКГСС — кгс/м 2 , в системе СИ — Н/м 2 или Па (паскаль), часто применяется также кгс/см 2 . Значения Еж жидкостей зависят от температуры t и давления р.
Различают адиабатический и изотермический модули упругости. Первый несколько больше второго и проявляется при быстротечных процессах сжатия жидкости, например при гидравлическом ударе в трубах.
Изотермический модуля упругости воды в МПа.
При изменении давления и температуры в небольших пределах значение Еж можно считать величиной постоянной. Средние значения изотермического модуля упругости некоторых жидкостей приведены далее в таблице.

Источник: Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.
Просмотров: 77869
Комментарии к этой статье!!
Комментарий добавил(а): Ирина
Дата: 2011-01-15
Комментарий добавил(а): К Ирине
Дата: 2011-01-23
Прежде чем писать под статьей \»бред\», напиши как правильно. А иначе людей путаешь.
Комментарий добавил(а): Глеб Белов
Дата: 2011-04-12
Я профессиональный инженер-гидравлик. Приведенная статья являются основоплагающей, соответственно никаго бреда тут нет — все по делу и правильно написано
Комментарий добавил(а): Гость q
Дата: 2011-06-07
Мне показалось, что: относительное изменение объема жидкости V0. как следует из определения dV0/ на что-то о чем не сказано. где dV0 — изменение объёма жидкости, —— Наверное, должно быть так: Сжимаемость жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия βр, который выражает отношение изменения объёма жидкости dV к её исходному объёму V0, по отношению к изменению давления dp создавшему изменение объёма жидкости dV. или так: Относительное изменение объёма жидкости приведённое к начальному объёму dV/V0, относительно изменения давления dp его создавшее. Думаю, для студентов, которые читают будет понятно. Есть ещё моменты: 1) Где то в середине статьи происходит переход от сжимаемости к модулю упругости, который оказывается уже зависит и от температуры, однако ранее в выкладках на эту зависимость не было указаний и её учёта при выводе формул. По моему, при учёте зависимости упругости и сжимаемости от температуры формулы существенно усложняются, д
Комментарий добавил(а): mirali
Дата: 2011-06-25
esli mojno po podrobnee
Комментарий добавил(а): РОМКА
Дата: 2012-01-11
Комментарий добавил(а): Николай
Дата: 2012-02-20
Добрый день по какой формуле рассчитать объем жидкости необходимый для поднятия определенного давления в длинном металлическом трубопроводе при определенной температуре? заранее благодарен :)
Комментарий добавил(а): Николаю
Дата: 2013-02-13
Для тебя возьми объем трубопровода и это будет объем жидкости. Приведенные величины дают эффект на сотые доли процента только при очень больших давлениях.
Комментарий добавил(а): Элмир
Дата: 2013-02-28
адиабатический модули упругости меньше изотермического. В статье ошибка
Комментарий добавил(а): Леонид
Дата: 2013-11-21
Спасибо, конкретный, достоверный и весьма полезный материал для физика. Различия значений изотермического и адиабатического модулей могут обусловливаться различиями значений определяющих параметров.
Комментарий добавил(а): студент
Дата: 2014-03-05
препод. просит каким то образом доказать что масса жидкости до и после сжатия равна. помогитеееееее!
Комментарий добавил(а): Айнур
Дата: 2014-03-17
Комментарий добавил(а): студент Дата: 2014-03-05 закон сохранения массы
Комментарий добавил(а): Александр
Дата: 2014-03-22
Килограмм пуха и килограмм железа имеют равную массу
Комментарий добавил(а): Игорь
Дата: 2014-03-23
Может кто то имеет информацию по процессу истечения топлива в элементах топливной аппаратуры дизелей. Буду очень признателен. Уважением Игорь
Комментарий добавил(а): репЦензура
Дата: 2017-08-27
энергия воды репЦензура
Комментарий добавил(а): Алекс
Дата: 2017-08-28
Спасибо за статью!
Комментарий добавил(а): alexandr
Дата: 2018-06-27
Заметка написана кратко и понятно. Спасибо Автору! Что же до просьбы \»студента\»: >, — то она невыполнима, поскольку вступает в противоречие со Специальной Теорией Относительности, согласно которой, сообщение телу некоторой дополнительной энергии ?Е (допустим, энергии сжатия) влечёт за собой и одновременное увеличение массы этого тела на величину ?m = ?Е / c?.

http://www.techgidravlika.ru/view_post.php?id=17

Физические свойства жидкостей и газов

Жидкость в гидравлике рассматривают как сплошную среду без пустот и промежутков. Кроме того, не учитывают влияние отдельных молекул, то есть даже бесконечно малые частицы жидкости считают состоящими из весьма большого количества молекул.
Из курса физики известно, что вследствие текучести жидкости, т.е. подвижности ее частиц, она не воспринимает сосредоточенные силы. Поэтому в жидкости действуют только распределенные силы, причем эти силы могут распределяться по объему жидкости(массовые или объемные силы) или по поверхности (поверхностные силы).
Объемные (массовые) силы
К объемным (массовым) силам относятся силы тяжести и силы инерции. Они пропорциональны массе и подчиняются второму закону Ньютона.
К поверхностным силам следует отнести силы, с которыми воздействуют на жидкость соседние объемы жидкости или тела, так как это воздействие осуществляется через поверхности. Рассмотрим их подробнее.
Пусть на плоскую поверхность площадью S под произвольным углом действует сила R

Силу R можно разложить на тангенциальную Т и нормальную F составляющие.
Тангенциальная составляющая называется силой трения Т и вызывает в жидкости касательные напряжения (или напряжения трения):
= T / S
Единицей измерения касательных напряжений в системе СИ является Паскаль (Па) — ньютон, отнесенный к квадратному метру (1 Па = 1 Н/м 2 ).

Давление в жидкости

Нормальная сила F называется силой давления и вызывает в жидкости нормальные напряжения сжатия, которые определяются отношением:
Нормальные напряжения, возникающие в жидкости под действием внешних сил, называются гидромеханическим давлением или просто давлением.
Системы отсчета давления
Рассмотрим системы отсчета давления. Важным при решении практических задач является выбор системы отсчета давления (шкалы давления). За начало шкалы может быть принят абсолютный нуль давления. При отсчете давлений от этого нуля их называют абсолютными — Pабс.

Однако, как показывает практика, технические задачи удобнее решать, используя избыточные давления Pизб, т.е. когда за начало шкалы принимается атмосферное давление.
Давление, которое отсчитывается \»вниз\» от атмосферного нуля, называется давлением вакуума Pвак, или вакуумом.
где Pатм — атмосферное давление, измеренное барометром.
Связь между абсолютным давлением Pабс и давлением вакуума Pвак можно установить аналогичным путем:
И избыточное давление, и вакуум отсчитываются от одного нуля (Pатм), но в разные стороны.
Таким образом, абсолютное, избыточное и вакуумное давления связаны и позволяют пересчитать одно в другое.
Единицы измерения давления
Практика показала, что для решения технических (прикладных) задач наиболее удобно использовать избыточные давления. Основной единицей измерения давления в системе СИ является паскаль (Па), который равен давлению, возникающему при действии силы в 1 Н на площадь размером 1 м2 (1 Па = 1 Н/м2).
Однако чаще используются более крупные единицы: килопаскаль (1 кПа = 10 3 Па) и мегапаскаль (1 МПа = 10 6 Па).
В технике широкое распространение получила внесистемная единица — техническая атмосфера (ат), которая равна давлению, возникающему при действии силы в 1 кгс на площадь размером 1 см 2 (1 ат = 1 кгс/см 2 ).
Соотношения между наиболее используемыми единицами следующие:
10 ат = 0,981 МПа ? 1 МПа или 1 ат = 98,1 кПа ? 100 кПа.
В зарубежной литературе используется также единица измерения давления бар
В каких ещё единицах измеряется давление, можно посмотреть здесь
Рассмотрим некоторые свойства жидкостей, которые оказывают наиболее существенное влияние на происходящие в них процессы и поэтому учитываются при расчетах гидравлических систем.

Плотность и удельный вес

Важнейшими характеристиками механических свойств жидкости являются ее плотность и удельный вес. Они определяют \»весомость\» жидкости.
Под плотностью ? (кг/м 3 ) понимают массу жидкости m, заключенную в единице ее объема V, т.е.
Вместо плотности в формулах может быть использован также удельный вес ? (Н/м 3 ), т.е. вес G = m·g, приходящийся на единицу объема V:
? = G / V = m·g / V = ?·g
Изменения плотности и удельного веса жидкости при изменении температуры и давления незначительны, и в большинстве случаев их не учитывают.
Плотности наиболее употребляемых жидкостей и газов (кг/м 3 ):
Вязкость — это способность жидкости сопротивляться сдвигу, т. е. свойство, обратное текучести (более вязкие жидкости являются менее текучими). Вязкость проявляется в возникновении касательных напряжений (напряжений трения).
Рассмотрим слоистое течение жидкости вдоль стенки (рисунок)

В этом случае происходит торможение потока жидкости, обусловленное ее вязкостью. Причем скорость движения жидкости в слое тем ниже, чем ближе он расположен к стенке. Согласно гипотезе Ньютона касательное напряжение, возникающее в слое жидкости на расстоянии у от стенки, определяется зависимостью:
Закон трения Ньютона
где dv/dy — градиент скорости, характеризующий интенсивность нарастания скорости v при удалении от стенки (по оси у), ? — динамическая вязкость жидкости.
Течения большинства жидкостей, используемых в гидравлических системах, подчиняются закону трения Ньютона, и их называют ньютоновскими жидкостями.
Однако следует иметь в виду, что существуют жидкости, в которых закон Ньютона в той или иной степени нарушается. Такие жидкости называют неньютоновскими.
Величина ?, входящая в формулу (динамическая вязкость жидкости), измеряется в Па·с либо в пуазах 1 П = 0.1 Па·с. Пуаз (обозначение: П, до 1978 года пз; международное — P; от фр. poise) — единица динамической вязкости в системе единиц СГС. Один пуаз равен вязкости жидкости, оказывающей сопротивление силой в 1 дину взаимному перемещению двух слоев жидкости площадью 1 см?, находящихся на расстоянии 1 см друг от друга и взаимно перемещающихся с относительной скоростью 1 см/с.
1 П = 1 г / (см·с) = 0,1 Н·с/м?
Единица названа в честь Ж. Л. М. Пуазёйля. Пуаз имеет аналог в системе СИ — паскаль-секунда (Па·c).
Вода при температуре 20 °C имеет вязкость 0,01002 П, или около 1 сантипуаза.
Однако на практике более широкое применение нашла
Единицей измерения последней в системе СИ является м 2 /с или более мелкая единица — см 2 /с, которую принято называть стоксом, 1 Ст = 1 см 2 /с. Для измерения вязкости также используются сантистоксы: 1 сСт = 0,01 Ст.
Вязкость жидкостей существенно зависит от температуры, причем вязкость капельных жидкостей с повышением температуры падает, а вязкость газов — растет (см. рисунок).

Это объясняется тем, что в капельных жидкостях, где молекулы расположены близко друг к другу, вязкость обусловлена силами молекулярного сцепления. Эти силы с ростом температуры ослабевают, и вязкость падает. В газах молекулы располагаются значительно дальше друг от друга. Вязкость газа зависит от интенсивности хаотичного движения молекул. С ростом температуры эта интенсивность растет и вязкость газа увеличивается.
Вязкость жидкостей зависит также от давления, но это изменение незначительно, и в большинстве случаев его не учитывают.

Сжимаемость

Сжимаемость — это способность жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость капельных жидкостей и газов существенно различается. Так, капельные жидкости при изменении давления изменяют свой объем крайне незначительно. Газы, наоборот, могут значительно сжиматься под действием давления и неограниченно расширяться при его отсутствии.
Для учета сжимаемости газов при различных условиях могут быть использованы уравнения состояния газа или зависимости для политропных процессов.
Сжимаемость капельных жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия ?р (Па -1 ):
где dV — изменение объема под действием давления; dр — изменение давления; V — объем жидкости.
Знак \»минус\» в формуле обусловлен тем, что при увеличении давления объем жидкости уменьшается, т.е. положительное приращение давления вызывает отрицательное приращение объема.
При конечных приращениях давления и известном начальном объеме V0 можно определить конечный объем жидкости:
а также ее плотность
Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия ?р, называется объемным модулем упругости жидкости (или модулем упругости) К = 1/ ?р (Па).
Эта величина входит в обобщенный закон Гука, связывающий изменение давления с изменением объема
Модуль упругости капельных жидкостей изменяется при изменении температуры и давления. Однако в большинстве случаев K считают постоянной величиной, принимая за нее среднее значение в данном диапазоне температур или давлений.
Модули упругости некоторых жидкостей (МПа):

Температурное расширение

Способность жидкости изменять свой объем при изменении температуры называется температурным расширением. Оно характеризуется коэффициентом температурного расширения ?t:
где dT- изменение температуры; dV- изменение объема под действием температуры; V — объем жидкости.
При конечных приращениях температуры:
Как видно из формул, с увеличением температуры объем жидкости возрастает, а плотность уменьшается.
Коэффициент температурного расширения жидкостей зависит от давления и температуры:
То есть при разных условиях коэффициент температурного расширения изменился в 50 раз. Однако на практике обычно принимают среднее значение в данном диапазоне температур и давления.Например, для минеральных масел ?t ? 800·10 -6 1/град.
Газы весьма значительно изменяют свой объем при изменении температуры. Для учета этого изменения используют уравнения состояния газов или формулы политропных процессов.

Испаряемость

Любая капельная жидкость способна изменять свое агрегатное состояние, в частности превращаться в пар. Это свойство капельных жидкостей называют испаряемостью. В гидравлике наибольшее значение имеет условие, при котором начинается интенсивное парообразование по всему объему — кипение жидкости.
Для начала процесса кипения должны быть созданы определенные условия (температура и давление). Например, дистиллированная вода закипает при нормальном атмосферном давлении и температуре 100°С. Однако это является частным случаем кипения воды. Та же вода может закипеть при другой температуре, если она будет находиться под воздействием другого давления, т. е. для каждого значения температуры жидкости, используемой в гидросистеме, существует свое давление, при котором она закипает.
Давление при котором жидкость закипает, называют давлением насыщенных паров (pн.п.).
Величина pн.п. всегда приводится как абсолютное давление и зависит от температуры.
Для примера на рисунке приведена зависимость давления насыщенных паров воды от температуры.

На графике выделена точка А, соответствующая температуре 100°С и нормальному атмосферному давлению ра. Если на свободной поверхности воды создать более высокое давление р1, то она закипит при более высокой температуре Т1 (точка В на рисунке). И наоборот, при малом давлении р2 вода закипает при более низкой температуре Т2 (точка С).

Растворимость газов

Многие жидкости способны растворять в себе газы. Эта способность характеризуется количеством растворенного газа в единице объема жидкости, различается для разных жидкостей и изменяется с увеличением давления.
Относительный объем газа, растворенного в жидкости до ее полного насыщения, можно считать по закону Генри прямо пропорциональным давлению, то есть:

http://domchtonado.ru/fizicheskie-svoystva-zhidkostey-i-gazov.html

Актуализация опорных знаний

1. При какой температуре возможен переход из газообразного состояния вещества в жидкое?
2. Какое состояние называется паром?
3. Опишите последовательно процесс сжижения пара при его изотермическом сжатии.
4. Какой пар считают насыщенным?
5. Почему при сжатии насыщенного пара его давление остается постоянным?
6. Почему при сжатии жидкости давление резко возрастает?
Испарение и конденсация. Рассмотрим сосуд, который частично заполнили водой и плотно закрыли. В сосуде одновременно протекают два противоположно направленных процесса — переход воды в газообразное состояние (испарение) и переход водяного пара в жидкость (конденсация).
В течение некоторого промежутка времени после герметизации сосуда испарение жидкости преобладает над конденсацией её пара. Если энергия к системе жидкость-пар не поступает из окружающей среды, то при испарении жидкость охлаждается. Это происходит вследствие того, что поверхностный слой жидкости покидают молекулы, обладающие наибольшей скоростью и, соответственно, кинетической энергией теплового движения, что позволяет им преодолеть силы притяжения, действующие в жидкости. Скорость вылетающих из жидкости молекул уменьшается, а скорость молекул, влетающих в жидкость, наоборот, увеличивается. Такие изменения скорости, а значит, и кинетической энергии молекул, пересекающих поверхность жидкости, позволяют системе достичь состояния теплового равновесия, при котором температуры жидкости и её пара одинаковы.
Концентрация молекул пара возрастает до тех пор, пока число молекул, покидающих жидкость, не станет равным числу молекул, возвращающихся в неё, за тот же промежуток времени. В этом случае говорят, что между жидкостью и паром устанавливается состояние динамического равновесия. Оно будет существовать до тех пор, пока не изменится температура или объём системы.
Воздушная оболочка Земли — атмосфера — представляет собой смесь газов. Атмосферный воздух всегда содержит водяной пар, концентрация молекул которого у поверхности Земли колеблется от 3% в тропиках до 2 10-5 % в Антарктиде. Из океанов, морей и рек, а также суши за год испаряется свыше 5 1014 м3 воды, что приблизительно равно объёму воды в Чёрном море. На испарение затрачивается около половины всей поглощённой поверхностью Земли энергии солнечного излучения. При конденсации пара количество теплоты, ранее потребовавшееся для испарения жидкости, выделяется в атмосферу. Это приводит к нагреванию атмосферы и предотвращает резкие колебания температуры. При перемещении водяных паров в атмосфере на большие расстояния происходит их конденсация в областях с более низкой температурой. Таким образом, в одних областях поверхности и атмосферы Земли преобладают процессы испарения воды, а в других — процессы конденсации водяного пара.
Насыщенный пар. Пар, находящийся в состоянии динамического равновесия с жидкостью, называют насыщенным. Насыщенный пар обладает свойствами, отличающимися от свойств идеального газа. Во-первых, давление насыщенного пара не зависит от его объёма при постоянной температуре. Количество молекул, переходящих из жидкости в пар через единичную площадку за единичный промежуток времени, зависит только от температуры и является постоянной величиной. Количество молекул, переходящих из пара в жидкость, зависит от концентрации пара, а значит, от его давления. Поэтому сразу при уменьшении объёма пара его давление увеличивается, что тут же приводит к возрастанию количества молекул, переходящих в жидкость. В результате количество молекул пара уменьшается и спустя некоторый промежуток времени устанавливается прежнее давление. При увеличении объёма пара его давление, наоборот, уменьшается. Вместе с этим уменьшается и количество молекул, переходящих из пара в жидкость. В результате количество молекул, которые покидают поверхность жидкости (оно не изменяется при T = const), превышает количество молекул, возвращающихся в жидкость. Равновесие опять восстанавливается при достижении первоначального значения давления.
Второе отличительное свойство насыщенного пара связано с зависимостью его давления от температуры. Давление насыщенного пара возрастает значительно быстрее, чем давление идеального газа при увеличении температуры. В случае идеального газа рост давления обусловлен только увеличением его температуры (p = nkT, V = const). В случае же насыщенного пара рост температуры приводит к увеличению числа молекул, переходящих из жидкости в пар, т. е. к росту концентрации молекул пара. В соответствии с формулой p = nkT давление пара увеличивается не только в результате непосредственного повышения температуры, но и в результате увеличения концентрации молекул пара, вызванного всё тем же повышением температуры.
При переходе из одного состояния в другое масса насыщенного пара изменяется. Поэтому законы идеального газа для изопроцессов можно применять к пару только в том случае, если он далёк от насыщения и его масса остаётся неизменной. Однако уравнение Клапейрона-Менделеева можно использовать для нахождения любых параметров (p, V, T, m, р) насыщенного пара.
Давление (плотность) насыщенного пара при данной температуре — максимальное давление (плотность), которое может иметь пар, находящийся в состоянии динамического равновесия с жидкостью при этой температуре. Пар, давление (плотность) которого меньше давления (плотности) насыщенного пара при той же температуре, называют ненасыщенным паром.
Влажность воздуха. Воздух, содержащий водяной пар, называют влажным воздухом. Основными количественными характеристиками такого воздуха являются его абсолютная и относительная влажности.
Абсолютной влажностью воздуха называют физическую величину, равную плотности водяного пара, находящегося в воздухе при данных условиях. Обычно абсолютную влажность выражают в граммах на кубический метр.
Используя уравнение Клапейрона-Менделеева плотность пара можно определить через его парциальное давление:
Зная только плотность или парциальное давление пара, нельзя судить о том, в каком состоянии находится пар в данных условиях и насколько он далёк от насыщения. Вот почему вводят вторую характеристику влажности воздуха — относительную влажность . Относительная влажность показывает, насколько водяной пар при данной температуре далёк от насыщения.
Относительной влажностью воздуха называют физическую величину, равную отношению абсолютной влажности к плотности насыщенного водяного пара при данной температуре. Обычно относительную влажность выражают в процентах:
Таким образом, относительная влажность определяется не только абсолютной влажностью, но и температурой воздуха. Значения давления и плотности насыщенного водяного пара при различных температурах приведены в таблице 1.
Когда парциальное давление водяного пара в воздухе равно давлению насыщенного пара при той же температуре, говорят, что воздух насыщен водяными парами. Если же плотность водяного пара превышает плотность насыщенного пара, то пар в воздухе считают пересыщенным. Такое состояние является неустойчивым и заканчивается конденсацией.
Температуру, при которой водяной пар в результате изобарного охлаждения становится насыщенным, называют точкой росы. При понижении температуры ниже точки росы происходит конденсация водяного пара.
Если относительная влажность меньше 100 %, то температура, соответствующая точке росы, всегда ниже температуры воздуха, и тем ниже, чем меньше относительная влажность.
Приборы для измерения влажности. Относительную влажность воздуха обычно измеряют психрометром (рис. 48). Психрометр состоит из двух термометров — сухого и влажного. Сухой термометр показывает температуру воздуха. Резервуар влажного термометра обёрнут полоской ткани, конец которой опущен в воду. Вода с ткани испаряется, в результате чего термометр охлаждается. Чем меньше относительная влажность воздуха, тем более интенсивно идёт процесс испарения воды из ткани и тем сильнее охлаждается влажный термометр. И наоборот — при большой относительной влажности влажный термометр охлаждается незначительно. Если относительная влажность 100 %, вода и её пар находятся в динамическом равновесии, и показания обоих термометров совпадают. Зная показания сухого и влажного термометров, относительную влажность воздуха определяют, используя специальную таблицу, называемую психрометрической.
Живые организмы и растения весьма восприимчивы к относительной влажности воздуха. При температуре 20 — 25 °С наиболее благоприятная для человека относительная влажность составляет 40-60 %. При высокой влажности, особенно в жаркий день, испарение влаги с поверхности кожи затрудняется, что приводит к нарушению важнейших биологических механизмов регулирования температуры тела. При низкой влажности происходит интенсивное испарение с поверхности тела и высыхание слизистой оболочки носа, гортани, лёгких, что приводит к ухудшению самочувствия. При низкой влажности в воздухе дольше сохраняются патогенные микроорганизмы, что также небезопасно для человека. В случае низкой влажности воздуха интенсивность испарения с листьев увеличивается, и при малом запасе влаги в почве они быстро вянут и засыхают. Влажность воздуха нужно учитывать и в различных технологических процессах, таких, например, как сушка и хранение готовых изделий. Стальные изделия при высокой влажности быстро ржавеют. Сохранение произведений искусства и книг также требует поддержания влажности воздуха на необходимом уровне.
Большое значение имеет влажность в метеорологии для предсказания погоды. Если воздух у поверхности Земли охлаждается ниже точки росы, то могут образовываться туман, облака, роса или иней.
Контрольные вопросы
1. Сформулируйте определение процессов испарения и конденсации. При каком условии происходит испарение жидкости?
2. От каких факторов зависит скорость испарения жидкости?
3. Что такое удельная теплота парообразования? На что расходуется подводимое количество теплоты при парообразовании?
4. Почему при ветре жара переносится легче?
5. Одинакова ли внутренняя энергия 1 кг воды и 1 кг пара при температуре 100°С?
6. Что понимается под влажностью воздуха?
7. Что называют абсолютной влажностью воздуха? Какая формула выражает смысл этого понятия? В каких единицах ее выражают?
8. Что такое упругость водяного пара?
9. Что называют относительной влажностью воздуха? Какие формулы выражают смысл этого понятия в физике и метеорологии? В каких единицах ее выражают?
10. Относительная влажность воздуха 70 %, что это значит?
11. Что называют точкой росы?
12. С помощью каких приборов определяют влажность воздуха?
13. Каковы субъективные ощущения влажности воздуха человеком?
Домашнее задание
Список использованной литературы:
1. Физика. 10 класс: учеб. для общеобразоват. учреждений: базовый и профил. уровни / Г. Я. Мякишев, Б. Б. Буховцев, Н. Н. Сотский; под ред. В. И. Николаева, Н. А. Парфентьевой. — 19-е изд. — М.: Просвещение, 2010. — 366 с.: ил.
2. Марон А.Е., Марон Е.А. «Сборник качественных задач по физике 10 кл, М.: Просвещение, 2006
3. Л.А. Кирик, Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Методические материалы для преподавателя 10 класс,М.:Илекса, 2005.-304с:, 2005
4. Л.Э.Генденштейн, Ю.И.Дик. Физика 10 класс.-М.: Мнемозина,2010

http://megalektsii.ru/s26017t8.html

2.2. Сжимаемость жидкости

Сжимаемостью называют свойство жидкости обратимым образом изменять свой объем при всестороннем сжатии.
Характеризуется сжимаемость коэффициентом объемного сжатия, который представляет собой относительное изменение объема, приходящееся на единицу давления:

, м 2 /Н (2.7)
Знак минус в формуле имеет символическое значение и обусловлен тем, что положительному приращению давления р соответствует отрицательное приращение (уменьшение) объема W.
Величина, обратная коэффициенту ?р, представляет собой объемный модуль упругости К:

, Н/м 2 (2.8)
Для жидкостей модуль К несколько уменьшается с увеличением температуры и возрастает с повышением давления. Для воды он составляет при атмосферном давлении приблизительно 2000 МПа. Следовательно, при повышении давления на 0,1 МПа объем воды уменьшается всего на 1/20000 часть. Такого же порядка модуль упругости и для других жидкостей.
В большинстве случаев жидкости можно считать практически несжимаемыми, т.е. принимать их плотность не зависящей от давления. Но при очень высоких давлениях и упругих колебаниях сжимаемость жидкости следует учитывать.

2.3. Температурное расширение жидкости

Повышая температуру жидкости, мы обычно заставляем ее молекулы удаляться друг от друга. Температурное расширение характеризуется коэффициентом температурного расширения ?t, который равен относительному изменению объема W при изменении температуры на один градус:

, 1/град (2.9)
При нагревании жидкости в герметичном объеме в последнем повысится давление на величину ?р:

, Н/м 2 (2.10)
Значение коэффициента температурного расширения ?t зависит от давления, действующего на рассматриваемый объем жидкости. В частности, у воды он увеличивается с возрастанием давления при повышении ее температуры от 0 до 50 о С и уменьшается с возрастанием давления при дальнейшем повышении ее температуры. У большинства других жидкостей коэффициент ?t уменьшается с увеличением давления при любой температуре.
При гидравлических расчетах водопроводных сооружений температурным расширением воды можно пренебречь из-за незначительного изменения температуры и давления воды, а при расчете тепловых сетей температурное расширение воды учитывают.
Для воды, например, осредненное ориентировочное значение коэффициента температурного расширения ?t равно 14·10 -6 1/град.

2.4. Вязкость жидкостей

При движении жидкости в трубах и открытых руслах каждый слой ее частиц скользит по другому, т.е. внутри жидкости происходит процесс, аналогичный трению. Силы, возникающие в результате скольжения слоев жидкости, называют силами внутреннего трения, или силами вязкости.
Свойство жидкости оказывать сопротивление касательным усилиям называют тангенциальной вязкостью.
Рассмотрим движение жидкости, при котором скорости отдельных ее частиц параллельны оси трубы. Опыт показывает, что такое движение жидкости существует в природе (оно называется ламинарным и в дальнейшем будет подробно изучено). Скорости частиц, расположенных в некотором поперечном сечении трубы 1-1, отличаются друг от друга (рис. 2.1).
Скорость жидкости у стенки равна нулю, возрастает по направлению к оси трубы, достигая на оси наибольшего значения Umax. Поток жидкости может быть представлен как движение отдельных бесконечно тонких цилиндрических слоев жидкости, перемещающихся с различными скоростями, увеличивающимися к оси трубы.

Вследствие молекулярного движения молекулы жидкости пересекают слои жидкости, движущиеся по отношению друг к другу с относительной скоростью, благодаря чему на поверхности соприкасающихся слоев жидкости возникают силы трения. При этом слои жидкости, движущиеся быстрее, увлекают за собой слои, движущиеся медленнее, тормозят движение слоев, движущихся быстрее. В таком движении частицы жидкости в виде прямоугольника a, b, c, d деформируются в параллелограмм a , ,b , , c , , d , . Деформация объема является обязательным условием возникновения сил трения.
Исаак Ньютон в 1687 году сумел установить, что силы внутреннего трения, возникающие между соседними движущимися слоями жидкости, прямо пропорциональны скорости относительного движения и площади поверхности соприкосновения, вдоль которых совершается относительное движение, зависят от рода жидкости и не зависят от давления.
Гипотеза Ньютона подвергалась многократной опытной проверке и полностью подтвердилась. Чрезвычайно ценные исследования для доказательства этой гипотезы были выполнены крупнейшим русским ученым, профессором Н.П. Петровым (1836-1920 гг.), создателем гидродинамической теории смазки.
гипотеза Ньютона стала законом жидкостного трения. В математической форме он выражается следующим образом

, (2.11)
где Т – сила внутреннего трения, н;

– градиент скорости, имеющий положительный или отрицательный знак в зависимости от характера изменения скорости по сечению;dU – разность скоростей движения соседних соприкасающихся слоев жидкости в предположении, что эти слои являются бесконечно тонкими, м/с; dn – расстояние между осями соседних слоев, м; ? – площадь соприкасающихся слоев, м 2 ; ? — динамический коэффициент вязкости, Па·с.
Силу трения Т, отнесенную к единице площади ?, называют касательным напряжением:

. (2.12)
Жидкости, подчиняющиеся выражениям (2.11) и (2.12), принято называть ньютоновскими.
Наряду с динамической вязкостью ? в гидравлических расчетах применяют кинематическую вязкость:

,м 2 /с (2.13)
Единицей измерения кинематической вязкости является стокс 1 Ст = 1 см 2 /с. Сотая часть стокса называется сантистоксом (сСт). Приборы для измерения вязкости называются вискозиметрами. Динамическую вязкость можно определить ротационными вискозиметрами.
На практике часто сравнивают время истечения жидкости со временем истечения воды. Это отношение называют условной вязкостью (ВУ) и измеряют в градусах Энглера:

. (2.14)
Но величина условной вязкости безразмерна и при решении задач неудобна, поэтому существуют эмпирические формулы пересчета. Одна из них

?Е —

, см 2 /с (2.15)
В США и Англии получили распространение единицы измерения вязкости в секундах Редвуда ( ?? Re) и Сейболта ( ?? S), во Франции – градусы Барбье ( о В).
Вязкость жидкостей существенным образом зависит от температуры. Она уменьшается с ее ростом. От увеличения давления вязкость также зависит, увеличиваясь с его ростом. Причем эта зависимость для разных температур будет различной.
В пределах относительно небольших давлений (0…40 МПа) вязкость, например, минеральных масел изменяется с изменением давления практически линейно (примерно в три раза). В пределах давления 0…150 МПа вязкость повышается в 17 раз, 0…400 МПа – в сотни раз. При давлениях порядка 150…2000 МПа минеральные масла затвердевают.
Кроме ньютоновских жидкостей, существуют жидкости аномальные (структурные), которые не подчиняются закону Ньютона, и поэтому их называют неньютоновскими. Это осадки сточных вод (гели), цементные, глинистые и меловые растворы, парафинистые нефти вблизи температуры их застывания, разнообразные коллоидные растворы (белок, крахмал, клей), нефтяные эмульсии (смеси с водой), суспензии (шламы, гидроторф, озерный ил, битумы), молочные продукты, кормовые смеси, различного рода пасты.
Перечисленные аномальные жидкости подчиняются закону Шведова – Бингама

, Н/м 2 (2.16)
где

— начальное напряжение сдвига; µ ? — структурная вязкость.
Жидкости, подчиняющиеся выражению (2.16), называются еще бингамовскими, или вязко-пластичными. Для повышения достоверности расчетов таких жидкостей начальное напряжение сдвига

, как правило, определяют экспериментально.

http://studfiles.net/preview/2788351/page:3/

Почему с увеличением скорости потока в нем падает давление? (19 марта 2011)

Комментарии

  • Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы отправлять комментарии

Представим себе трубку тока, сужающуюся по направлению течения; поступая в более узкую часть трубки тока, жидкость начинает течь скорее, т. е. она приобретает ускорение. Следовательно, на жидкость, втекающую в более узкую часть трубки, действует со стороны жидкости, еще находящейся в широкой части трубки, некоторая сила. Такая сила, возникающая внутри объема жидкости, может возникнуть только за счет разности давлений в различных частях жидкости. Так как сила направлена в сторону узкой части трубки, то отсюда следует, что давление в широких местах трубки больше, чем в узких. В местах сужения трубки тока давление понижено.
жидкость приобретает ускорение. Следовательно, на жидкость. действует некоторая сила. Такая сила. может возникнуть только за счет разности давлений. отсюда следует, что есть разница давлений\».
Спорить тут не с чем — разница давлений есть раз есть ускорение. Но эта разница давлений — не следствие ускорения, а причина.
Т.е. вопрос остался открытым — ПОЧЕМУ есть эта разница давлений? Т.е. какова ее физическая природа?
Иначе говоря, если рассматривать и стенку трубки, и саму жидкость как обычные механические шарики, то почему уменьшается давление (сила или кол-во ударов) шариков жидкости — на шарики стенки?
Понятно, что из-за того, что жидкость имеет скорость относительно стенок, распределение скоростей столкновений (шаров жидкости с шарами стенки) меняется. Но если рассматривать любое конкретное единичное столкновение шарика жидкости и шарика стенки, то добавление к вектору скорости шарика жидкости — некоторой горизонтальной добавки, такое добавление никак не сказывается на том, какой импульс передается шарику стенки (конечно, если рассматривать абсолютно упругие соударения).
Так что какова физическая природа уменьшения давления (на модели механических шариков, имитирующих молекулы стенок трубки и молекулы жидкости) — оно действительно как-то не очевидно. Если говорить про простую механическую модель шаров, а не про вывод закона Бернулли из закона сохранения энергии.

http://www.afportal.ru/answers/101

Сжимаемость жидкостей

Задачи по гидравлике с решениями
Сборник задач
Задачник по гидравлике

Видеоуроки по гидравлике.
Просто!
Понятно!
Доступно!

Один из лучших справочников по гидравлике
Только простые и понятные формулы!

Подпишитесь на RSS и Вы будете получать информацию об обновлениях сайта на Ваш RSS канал!

Сжимаемость жидкостей

Автор: gidroadmin
Дата: 2008-12-09
Сжимаемость — свойство жидкости изменять свой объем под действием давления. Сжимаемость жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия ?р, который выражает относительное изменение объема жидкости V0, отнесенное к единице давления p и определяется по формуле
Знак минус в формуле обусловлен тем, что положительному прира­щению давления соответствует отрицательное приращение (уменьшение) объема. Единицы измерения ?р в системе МКГСС — м 2 /кгс, в системе СИ — 1/Па. Часто ?р выражается в см 2 /кгс.
Если принять, что приращение давления dp=p-р0, а изменение объема dV=V-V0, то
где V и V0 — объемы, а ? и ?0 — плотности соответственно при давлениях p и р0.
Величина, обратная коэффициенту объемного сжатия, называется объемным модулем упругости жидкости: Еж =1/?р. Единицы измерения Еж те же, что и давления: в системе МКГСС — кгс/м 2 , в системе СИ — Н/м 2 или Па (паскаль), часто применяется также кгс/см 2 . Значения Еж жидкостей зависят от температуры t и давления р.
Различают адиабатический и изотермический модули упругости. Первый несколько больше второго и проявляется при быстротечных процессах сжатия жидкости, например при гидравлическом ударе в трубах.
Изотермический модуля упругости воды в МПа.
При изменении давления и температуры в небольших пределах значение Еж можно считать величиной постоянной. Средние значения изотермического модуля упругости некоторых жидкостей приведены далее в таблице.

Источник: Вильнер Я.М. Справочное пособие по гидравлике, гидромашинам и гидроприводам.
Просмотров: 77870
Комментарии к этой статье!!
Комментарий добавил(а): Ирина
Дата: 2011-01-15
Комментарий добавил(а): К Ирине
Дата: 2011-01-23
Прежде чем писать под статьей \»бред\», напиши как правильно. А иначе людей путаешь.
Комментарий добавил(а): Глеб Белов
Дата: 2011-04-12
Я профессиональный инженер-гидравлик. Приведенная статья являются основоплагающей, соответственно никаго бреда тут нет — все по делу и правильно написано
Комментарий добавил(а): Гость q
Дата: 2011-06-07
Мне показалось, что: относительное изменение объема жидкости V0. как следует из определения dV0/ на что-то о чем не сказано. где dV0 — изменение объёма жидкости, —— Наверное, должно быть так: Сжимаемость жидкостей характеризуется коэффициентом объемного сжатия βр, который выражает отношение изменения объёма жидкости dV к её исходному объёму V0, по отношению к изменению давления dp создавшему изменение объёма жидкости dV. или так: Относительное изменение объёма жидкости приведённое к начальному объёму dV/V0, относительно изменения давления dp его создавшее. Думаю, для студентов, которые читают будет понятно. Есть ещё моменты: 1) Где то в середине статьи происходит переход от сжимаемости к модулю упругости, который оказывается уже зависит и от температуры, однако ранее в выкладках на эту зависимость не было указаний и её учёта при выводе формул. По моему, при учёте зависимости упругости и сжимаемости от температуры формулы существенно усложняются, д
Комментарий добавил(а): mirali
Дата: 2011-06-25
esli mojno po podrobnee
Комментарий добавил(а): РОМКА
Дата: 2012-01-11
Комментарий добавил(а): Николай
Дата: 2012-02-20
Добрый день по какой формуле рассчитать объем жидкости необходимый для поднятия определенного давления в длинном металлическом трубопроводе при определенной температуре? заранее благодарен :)
Комментарий добавил(а): Николаю
Дата: 2013-02-13
Для тебя возьми объем трубопровода и это будет объем жидкости. Приведенные величины дают эффект на сотые доли процента только при очень больших давлениях.
Комментарий добавил(а): Элмир
Дата: 2013-02-28
адиабатический модули упругости меньше изотермического. В статье ошибка
Комментарий добавил(а): Леонид
Дата: 2013-11-21
Спасибо, конкретный, достоверный и весьма полезный материал для физика. Различия значений изотермического и адиабатического модулей могут обусловливаться различиями значений определяющих параметров.
Комментарий добавил(а): студент
Дата: 2014-03-05
препод. просит каким то образом доказать что масса жидкости до и после сжатия равна. помогитеееееее!
Комментарий добавил(а): Айнур
Дата: 2014-03-17
Комментарий добавил(а): студент Дата: 2014-03-05 закон сохранения массы
Комментарий добавил(а): Александр
Дата: 2014-03-22
Килограмм пуха и килограмм железа имеют равную массу
Комментарий добавил(а): Игорь
Дата: 2014-03-23
Может кто то имеет информацию по процессу истечения топлива в элементах топливной аппаратуры дизелей. Буду очень признателен. Уважением Игорь
Комментарий добавил(а): репЦензура
Дата: 2017-08-27
энергия воды репЦензура
Комментарий добавил(а): Алекс
Дата: 2017-08-28
Спасибо за статью!
Комментарий добавил(а): alexandr
Дата: 2018-06-27
Заметка написана кратко и понятно. Спасибо Автору! Что же до просьбы \»студента\»: >, — то она невыполнима, поскольку вступает в противоречие со Специальной Теорией Относительности, согласно которой, сообщение телу некоторой дополнительной энергии ?Е (допустим, энергии сжатия) влечёт за собой и одновременное увеличение массы этого тела на величину ?m = ?Е / c?.

http://www.techgidravlika.ru/view_post.php?id=17

1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд (Поки оцінок немає)
Загрузка...
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!:

Adblock detector