Физични свойства на течности и газове
В механика на флуидите реши да се комбинират течности, газове и пари по едно име - течността. Това се дължи на факта, че законите за движение на течности и газове (пари) са едни и същи, ако скоростта им е много по-ниска скорост на звука. Течности наричат всички вещества, които имат флуидност, когато са подложени на най-дребни срязващи сили.
В извличане основните закони на механиката течност също се въвежда в концепцията на перфектно течност, която за разлика от истински (вискозен) течност, напълно несвиваем чрез налягане, плътността не се променя с промени в температура и има вискозитет.
течна маса, съдържаща се в единица обем V. а представлява плътността на тялото
Реципрочната стойност на плътността и е обемът заета от единица маса, наречена специфичен обем:
течност тегло за единица обем се нарича специфично тегло:
Специфичното тегло на течността и плътност са свързани с
Плътност, специфичен обем и специфичното тегло са най-важните характеристики на течности.
Real течности са разделени на вливане и еластична. Капково несвиваема течност и има нисък коефициент на обемно разширение. Обем еластични течности варира с температура и налягане (газове, пари). В повечето газове технически проблеми вярвали идеални. Състояние на идеален газ се описва от Клапейрон-Менделеев
където - е универсална газова константа, равна на 8314 J / (Kmol · K).
Това уравнение може да се запише да се изчисли плътността на газа
Редица проблеми, трябва да се разглежда като състояние на течности. За изоентропно процес може да се прилага в течна уравнение Theta
при което - налягането на молекулно взаимодействието; n- коефициент в зависимост от свойствата на течности. Вода »3,2 × 108 Pa, п» 7,15.
В зависимост от температурата и налягането на веществото може да бъде в три състояния на агрегация: твърд, течен или газообразен. Твърдите вещества са свързани молекули, разположени в определен ред и извършат колебателно движение само термично. Вероятност освободи молекула (атом) малко пространство. Следователно твърди запазват желаната форма и обем.
В течности термичната движение на молекули е значително по-висока молекулна част получава достатъчно енергия възбуждане и оставя на мястото си. Ето защо, в течните молекули се движат по целия обем, но тяхната кинетична енергия е недостатъчна, за да се премине отвъд течност. В тази връзка, течността запазват техния обем.
В газове, термичната движението на повече молекули се отстраняват, така че взаимодействието помежду им вече не е достатъчно, за да държат на определено разстояние, т.е. газ има възможност да се разшири за неопределено време.
Безплатна смесване на молекули в течности и газове води до факта, че те се променят форма при прилагане на произволно малък действие сила. Това явление се нарича поток. Течности и газове вземат формата на съда, в който те се съдържат.
В резултат на случаен принцип движението на молекулите в газа са в процес на сблъсък. Сблъсъка на молекулите се характеризира с ефективен диаметър на молекулите, което означава минималното разстояние между центровете на молекули като те подход. Разстоянието, което се простира между молекула сблъсъци, наречен свободен пътя на молекулите.
В резултат на предаване на инерция при прехода от молекули, които се движат в слоеве с различни скорости, има тангенциална сила, действаща между тези слоеве. течни и газови свойства да устоят сили на срязване, наречени вискозитет.
Ние постави в течна среда плоча 1 на разстояние от стената (Фиг. 2.1).
Нека се движи на плочите спрямо стената 2 с w скорост. Тъй като течността ще бъдат пренасяни от плаката, разликата е установен на слоеве флуиден поток с скорости, вариращи от 0 до вата Изберете в дебелината на слоя Dy на течност. Очевидно, скоростта на горните и долните повърхности на слоя ще варира в дебелина ст. В резултат на топлинната движение на молекули непрекъснато се движи от долния слой на горната и гърба. Тъй като техните цени са различни, тяхната скорост също е различно. Въпреки това, преминаване от слой на слой, те трябва да получи брой движение характеристика на този слой, т.е. ще има непрекъсната промяна на инерцията от това, което изглежда, допирателна сила между слоевете.
Означаваме дТ допирателна сила, действаща върху повърхността на слой DF, тогава
Опитът показва, че тангенциална сила Т които трябва да за изместване, толкова по-голям наклон на скоростта характеризиране на изменението на скоростта на единица разстояние по нормалата между слоевете. В допълнение, силата T F е пропорционална на областта на контакт на слоя, т.е.
В тази форма, уравнението изразява правото на вътрешно триене на Нютон. съгласно който напрежението на вътрешното триене срещащи между слоеве от течност в неговата ток е пряко пропорционална на градиента на скоростта.
В знак минус от дясната страна на уравнението показва, че напрежението на смачкване инхибира слой се движи с относително висока скорост.
Коефициентът на пропорционалност в горните уравнения се нарича динамичен вискозитет.
Величината на коефициента на динамичен вискозитет в системата SI може да се изрази
течности вискозитета също могат да се характеризират с кинематичен вискозитет
Вискозитетът на капчицата намалява с повишаване на температурата, газ - расте. С умерено налягане, вискозитетът на газове е независим от налягане, обаче, като се излиза от определено налягане, увеличава вискозитета с половина.
Причини за различни температурни зависимости за газове и течности, който има вискозитет на газове молекулно кинетична природата и капчиците зависи от силите на сближаване между молекулите.
В редица процеси химични технологии капчица течност, докато се движи в контакт с газ (или пара) или друга течност отпадане по същество несмесващ се с първата.
Взаимодействието сила на молекули, които са на повърхността на течността и молекули, разположен далеч от него, неравномерно. Молекула разположени на повърхността е в състояние симетричен сила, горната част на полето сила е принуден да си взаимодействат с молекули, намиращи се под повърхността. В резултат на потенциалната енергия на повърхностния слой се увеличава, а самото влакно е в по-напрегнато състояние. Това явление се нарича повърхностно напрежение.
Потенциалната енергия на повърхностния слой
където е - коефициент на повърхностното напрежение; dF- представлява течност повърхност с DL2 за поръчка.
Енергийна де може да се представи като определена сила работи в начина, по който дл. следователно
По този начин, течната повърхност DZ свиваеми сила, пропорционално на дължината на която работи. Тази сила се нарича повърхностно напрежение.
Повърхностно напрежение се проявява в това, че избраният обем течност има тенденция да се предположи, сферична форма, особено забележимо при ниски обеми - капки. Действието на повърхностното напрежение сили причинява увеличаване на налягането вътре капки насоченият навътре течност нормалата към повърхността.
Повърхностно напрежение намалява с повишаване на температурата. С, свързан стойност капчиците омокрящи характеристики на твърди материали. Намокряне има значителен ефект върху хидродинамичните условия на процесите в апарат абсорбция и дестилация, кондензатори и т.н.
Повърхностно напрежение значително влияе на дисперсия на една течност в друга, не е податлив на смесване, и следователно значително влияе хидродинамичните условия на процес на екстракция с разтворител.
Свързани статии