Физические свойства жидкостей

Плотность. Плотностью называют количество массы жидкости, содержащееся в единице объема, (кг/м³; г/см³; кгс∙с²/м⁴).

где m – масса жидкости; V – объем.

Плотности обычных капельных жидкостей (исключение – ртуть) близки к плотности воды и слабо изменяются с изменением давления и температуры.

С увеличением температуры плотность жидкости, как правило, уменьшается. Некоторым исключением из этого общего правила является вода в интервале температур от 0 до 4֠С, имеющую наибольшую плотность при 4֠С.

Удельный вес. Удельным весом, или объемным весом жидкости (удельной силой тяжести) называется вес единицы ее объема, (Н/м³; дина/см³; кгс/м³).

,  

где G – вес жидкости; V – занимаемый ею объем.

Удельный вес не является величиной постоянной (справочной), так как он зависит от ускорения силы тяжести.

Удельный объем. Объем, занимаемый единицей массы жидкости, называется удельным объемом, (м³/кг; см³/г; м⁴/кгс∙с²).

,  

Удельный объем представляет собой величину, обратную плотности:

.

Иногда под удельным объемом понимают объем единицы веса жидкости, т.е. величину, обратную удельному весу:

Сжимаемость. Сжимаемость жидкостей характеризуется коэффициентом сжимаемости, или объемного сжатия, представляющий собой отношение изменения объема жидкости при изменении давления на 1 кгс/см², к первоначальному ее объему, (м²/Н; см²/дина; м²/кгс).

где V – первоначальный объем жидкости; ∆V – изменение этого объема при повышении давления на величину ∆P.

Температурное расширение. Изменение объема жидкости в зависимости от повышения температуры (температурное расширение) характеризуется коэффициентом температурного расширения, выражающим относительное изменение объема жидкости при увеличении ее температуры на 1֠С, (1/֠С).

где V – первоначальный объем жидкости; ∆V – изменение этого объема при повышении температуры на величину ∆t.

Поверхностное натяжение (капиллярность). Это свойство обусловливается силами взаимного притяжения, возникающими между частицами поверхностного слоя жидкости и вызывающими напряженное его состояние.

Силы поверхностного натяжения оказывают на жидкость дополнительное давление, нормальное к ее поверхности, (Н/м²; дина/см²). Определяется по формуле Лапласа:

где σ – коэффициент поверхностного натяжения; r₁ и r₂ – главные радиусы кривизны рассматриваемого элемента.

Поверхностное натяжение жидкостей уменьшается с повышением температуры.

Вязкость. Свойство жидкости воспринимать касательные усилия (силы трения), (Н∙с/м²; кгс∙с/м²; П (пуаз)).

Вязкость не может быть обнаружена при покое жидкости.

Динамическая вязкость µ- сила внутреннего трения, которая приходится на единицу поверхности соприкасания двух движущихся слоев жидкости (кгс∙с/м²). Динамическая вязкость не зависит от скорости и практически не зависит от давления. Она заметно изменяется в зависимости от температуры.

,

где µ - коэффициент абсолютной вязкости; τ – сила сопротивления, отнесенная к единице площади, или напряжение трения;  – скорость скольжения или градиент скорости.

Кинематическая вязкость ν – отношение динамической вязкости к плотности жидкости (м²/с).