Жидкость

Содержание:

Физические свойства воды

Цвет

Цвет воды – зависит от химического состава и механических примесей

Для примера приведем определение «Цвета моря», данное «Большой советской энциклопедией».

Прозрачность

Прозрачность воды — зависит от растворенных в ней минеральных веществ и содержания механических примесей, органических веществ и коллоидов:

Температура плавления воды:

Температура кипения воды: 99,974°C

Поверхностное натяжение воды

Поверхностное натяжение воды – определяет силу сцепления молекул воды друг с другом, например, от этого параметра зависит то, как усваивается та или иная вода организмом человека.

Адгезия и когезия воды

Адгезия и когезия — это свойства которые определяют «липкость воды» к другим материалам. Адгезия определяет «липкость» воды к другим веществам, а когезия это липкость молекул воды по отношению друг к другу.

Капиллярность

Капиллярность — свойство воды, благодаря которому вода может подниматься вертикально вверх в пористых материалах. Данное свойство реализуется через другие свойства воды, такие как — поверхностное натяжение, адгезия и когезия.

Жесткость воды

Жесткость воды – определяется количеством содержания солей, более подробно читайте в материалах ЖЕСТКАЯ ВОДА — ЧТО ЖЕ ЭТО ТАКОЕ (читать →) и МИНЕРАЛИЗАЦИЯ ВОДЫ (читать → ).

Структура воды

Под структурой воды понимается определенное расположение молекул воды по отношению друг к другу. Это понятие активно используется в теории структурированной воды — читайте нашу статью СТРУКТУРИРОВАННАЯ ВОДА — БАЗОВЫЕ ПОНЯТИЯ → .

Вязкость воды

Вязкость воды — характеризует внутреннее сопротивление частиц жидкости ее движению:

Различают два вида вязкости воды:

  • Динамическая вязкость воды — 0,00101 Па•с (при 20°C).
  • Кинематическая вязкость воды — 0,01012 см2/с (при 20°C).

Критическая точка воды

Критической точкой воды называется ее состояние при определенном соотношении давления и температуры, когда ее свойства одинаковы в газообразном и жидком состоянии (газообразной и жидкой фазе).

Критическая точка воды: 374°C, 22,064 MПа.

Диэлектрическая проницаемость

Диэлектрическая проницаемость, в общем, является коэффициентом показывающим, во сколько сила взаимодействия между двумя зарядами в вакууме больше чем в определенной среде.

В случае с водой этот показатель необычайно высок и для статических электрических полей равняется 81.

Теплопроводность воды

Теплопроводность вещества подразумевает его способность проводить тепло от своих более горячих частей к более холодным.

Передача тепла в воде происходит либо на молекулярном уровне, т. е. передаётся молекулами воды, либо благодаря движению / перемещению каких, либо объемов вод – турбулентная теплопроводность.

Теплопроводность воды зависит от температуры и давления.

Текучесть

Под текучестью веществ понимают их способность менять свою форму под влиянием постоянного напряжения или постоянного давления.

Текучесть жидкостей, так же определяется подвижностью их частиц, которые в состоянии покоя неспособны воспринимать касательные напряжения.

Индуктивность

Индуктивность определяет магнитные свойства замкнутых цепей электрического тока. Вода, за исключением некоторых случаев, электрический ток проводит, а следовательно и обладает определенной индуктивностью.

Плотность воды

Плотность воды — определяется отношением ее массы к объему при определенной температуре. Подробнее читайте в нашем материале — ЧТО ТАКОЕ ПЛОТНОСТЬ ВОДЫ (читать →) .

Сжимаемость воды

Сжимаемость воды – очень мала и зависит от солености воды и давления. Например у дистиллированной воды она равняется 0,0000490. В естественных природных условиях вода практически несжимаемая, но в промышленном производстве для технических целей воду сильно сжимают. Например, для резки твердых материалов, в том числе и таких как металлы.

Вязкость некоторых веществ

Для авиастроения и судостроения наиболее важно знать вязкости воздуха и воды.

Вязкость воздуха

Зависимость вязкости сухого воздуха от давления при температурах 300, 400 и 500 K

Вязкость воздуха зависит в основном от температуры.
При 15,0 °C вязкость воздуха составляет 1,78⋅10−5 кг/(м·с) = 17,8 мкПа·с = 1,78⋅10−5 Па·с. Можно найти вязкость воздуха как функцию температуры с помощью программ расчёта вязкостей газов.

Вязкость воды

Зависимость динамической вязкости воды от температуры в жидком состоянии (Liquid Water) и в виде пара (Vapor)

Динамическая вязкость воды составляет 8,90·10−4 Па·с при температуре около 25 °C. Как функция температуры: T = A × 10B/(TC), где A = 2,414·10−5 Па·с, B = 247,8 K, C = 140 K.

Значения динамической вязкости жидкой воды при разных температурах вплоть до точки кипения приведены в таблице:

Температура, °C Вязкость, мПа·с
10 1,308
20 1,002
30 0,7978
40 0,6531
50 0,5471
60 0,4668
70 0,4044
80 0,3550
90 0,3150
100 0,2822

Динамическая вязкость разных веществ

Ниже приведены значения коэффициента динамической вязкости некоторых ньютоновских жидкостей:

Вязкость отдельных видов газов
Газ при 0 °C (273 K), мкПа·с при 27 °C (300 K), мкПа·с
воздух 17,4 18,6
водород 8,4 9,0
гелий 20,0
аргон 22,9
ксенон 21,2 23,2
углекислый газ 15,0
метан 11,2
этан 9,5
Вязкость жидкостей при 25 °C
Жидкость Вязкость, Па·с Вязкость, мПа·с
ацетон 3,06·10−4 0,306
бензол 6,04·10−4 0,604
кровь (при 37 °C) (3—4)·10−3 3—4
касторовое масло 0,985 985
кукурузный сироп 1,3806 1380,6
этиловый спирт 1.074·10−3 1.074
этиленгликоль 1,61·10−2 16,1
глицерин (при 20 °C) 1,49 1490
мазут 2,022 2022
ртуть 1,526·10−3 1,526
метиловый спирт 5,44·10−4 0,544
моторное масло SAE 10 (при 20 °C) 0,065 65
моторное масло SAE 40 (при 20 °C) 0,319 319
нитробензол 1,863·10−3 1,863
жидкий азот (при 77K) 1,58·10−4 0,158
пропанол 1,945·10−3 1,945
оливковое масло 0,081 81
пек 2,3·108 2,3·1011
серная кислота 2,42·10−2 24,2
вода 8,94·10−4 0,894

Давление в жидкости

Некоторые свойства жидкого вещества нам известны благодаря постоянному взаимодействию с ними. Так, из опыта повседневности мы знаем о том, что оно действует на поверхность твердых тел, которые соприкасаются с ней, с известными силами. Они именуются силами давления жидкости.

Например, приоткрывая отверстие водопроводного крана пальцем и включая воду, мы ощущаем, как она давит на палец. А пловец, который нырнул на большую глубину, не случайно испытывает боль в ушах. Она объясняется тем, что на барабанную перепонку уха воздействуют силы давления. Вода — жидкое вещество, поэтому она обладает всеми его свойствами. Для того чтобы измерить температуру воды на глубине моря, следует использовать очень прочные термометры, чтобы их не могло раздавить давление жидкости.

Это давление обусловлено сжатием, то есть изменением объема жидкости. Она обладает по отношению к этому изменению упругостью. Силы давления — это и есть силы упругости. Следовательно, если жидкость действует на тела, соприкасающиеся с ней, значит, она сжата. Поскольку плотность вещества при сжатии растет, можно считать, что жидкости по отношению к изменению плотности обладают упругостью.

Типы жидкостей

Есть несколько видов смесей, которые заливают в картридж. Они отличаются разницей в пропорции компонентов, из которых состоят. Используются следующие жидкости:

  • Традиционная. Бывает никотиновой (1-3,6%) либо безникотиновой. Содержит пропиленгликоль (50-62%), глицерин (30-35%), дистиллированную воду, ароматизатор. Именно их чаще всего выбирают парильщики.
  • Мягкие жидкости без пропиленгликоля. Также могут быть никотиновыми и безникотиновыми. Удар по горлу отсутствует.
  • Крепкие. Глицерин отсутствует в составе, пропиленгликоль составляет 95%. Пар очень резко воздействует на горло из-за отсутствия глицерина.

По вкусу они бывают со вкусом табака, кофе, фруктов.

Смазочные материалы для автомобилей

Для обеспечения надежного смазывания и длительной работы механизмов в масла вводят присадки, которые улучшают эксплуатационные качественные показатели масел. Присадки представляют собой металлоорганические и другие сложные химические соединения. Их классифицируют в зависимости от выполняемых ими функций в масле.

Моторные масла

Классификация моторных масел в соответствии с ГОСТ 17479-72 предусматривает выпуск их с вязкостью от 6 до 20 сСт при 100°С с интервалом через 2сСт. По эксплутационным свойствам масла делят на шесть групп (А, Б, В, Г, Д, Е), отличающиеся количеством и эффективностью введенных присадок. Поэтому в марке указывается значение кинематической вязкости при 100°С и буква, которая позволяет выбрать масло для двигателей различной степени теплонапряженности.

Масла группы А не содержат присадок и в настоящее время не выпускаются. В масла группы Б вводили до 5% присадок и использовали их в малофорсированных карбюраторных двигателях старых марок.

Масла группы В предназначены для работы в среднефорсированных двигателях и содержат до 8 % присадок, а масла группы Г для форсированных двигателях содержат до 14 % присадок.

Масла групп Б, В, Г делятся на 2 подгруппы:

  • 1 — для карбюраторных двигателей
  • 2 — для дизелей

Эти индексы указываются в марке. Для работы теплонапряженных двигателей с наддувом предназначены масла группы Д.

Масла группы Е предназначены для малооборотных стационарных дизелей и в сельском хозяйстве не применяются.

Буква М в маркировке масла указывает на то, что масло моторное. Например, масло М-4з/8В2, моторное, класс вязкости 4, имеет вязкость 8 сСт при 100°С, содержит загущающую присадку и предназначено для среднефор- сированных двигателей.

Зимой применяются масла с вязкостью 8 сСт, а летом — 10 сСт. Для среднефорсированных двигателей грузовых автомобилей применяются масла М-8В1 и М-10Вь Для высокофорсированных двигателей автомобилей применяются масла М-8Г1 и М-10Г1.

Масло М-8В2 и М-10В2 применяется для среднефорсированных двигателей тракторов устаревших марок. Для двигателей тракторов К-700, К-701, Т-150К и ДТ-175С применяются только масла группы Г — М-8Г2 и М-10Г2 .

Для автомобилей КАМАЗ предназначено масло М-8Г2к и М-10Г2к, имеющие улучшенные моюще-диспергирующие, вязкостно-температурные свойства и более низкую зольность по сравнению с другими маслами группы Г. Это масло рекомендуется к использованию также для тракторов К-700 и К-701.

Для обеспечения эксплуатации высокофорсированных дизелей с наддувом выпускается в ограниченном количестве масло М-10Дм, имеющее улучшенные моющие и антиокислительные свойства.

Масла МС-14, МС-20, и МК-22 используются в поршневых авиационных двигателях, а цифра в их маркировке указывает вязкость в сСт при 100°С. Эти масла могут использоваться в высокофорсированных тракторных двигателях.

Принято следующее обозначение масел для двигателей различного назначения. Оно состоит из групп знаков:

  • первая буква М (моторное)
  • вторая — цифры, характеризующие класс кинематической вязкости
  • третья — прописные буквы (А, Б, В, Г, Д, Е), означающие принадлежность к группе масел по эксплуатационным свойствам

Масла различных групп различаются эффективностью и содержанием присадок.

В марках масел, предназначенных для карбюраторных двигателей, указывают индекс 1, а для дизелей — индекс 2. Универсальные моторные масла, предназначенные для использования как в дизелях, так и в карбюраторных двигателях одного уровня форсирования (обозначаемые одинаковыми буквами), индекса в обозначении не имеют. Масла, принадлежащие к разным группам, имеют двойное обозначение, в котором первая буква характеризует качество масла при применении в дизелях, а вторая — в карбюраторных двигателях.

Трансмиссионные масла

Трансмиссионные масла используют для смазывания агрегатов и механизмов трансмиссий тракторов, автомобилей и других машин.

Трансмиссионные масла по вязкости делят на четыре класса (9, 12, 18 и 34), а по эксплуатационным свойствам — на пять групп (1…5) и маркируют следующим образом:

  • ТМ — трансмиссионное масло
  • первая цифра — группа масла
  • вторая — класс кинематической вязкости

Пластичные смазки представляют собой мазеобразные продукты, состоящие из минерального или синтетического масла (основы), загустителя, наполнителя, стабилизатора и присадок.

Конденсация

Если молекулы, покинувшие жидкость, удаляются из пространства, находящегося вблизи ее поверхности, то вся она, в конце концов, испаряется. Если же покинувшие ее молекулы не удаляются, они формируют пар. Попавшие в область, находящуюся вблизи поверхности жидкости, молекулы пара втягиваются в нее силами притяжения. Этот процесс получил название конденсации.

Следовательно, если молекулы не удаляются, со временем уменьшается скорость испарения. Если плотность пара в дальнейшем увеличивается, достигается ситуация, при которой количество молекул, покидающих за определенное время жидкость, будет равняться количеству молекул, которые возвращаются за это же время в нее. Так возникает состояние динамического равновесия. Пар, находящийся в нем, называется насыщенным. Давление и плотность его увеличиваются с повышением температуры. Чем она выше, тем большее количество молекул жидкости имеет достаточную для испарения энергию и тем большей плотностью должен обладать пар для того, чтобы с испарением могла сравняться конденсация.

Присадки и модификаторы жидкости

Нередко определяющую роль в эксплуатационных способностях играют именно дополнительные компоненты. Они бывают взаимоисключающими или дополняющими друг друга, поэтому получить полностью универсальное средство, пригодное для любых нужд, невозможно. В разной степени базовой основе можно придать такие свойства, как антикоррозийность, устойчивость к старению, противозадирные и противоизносные качества.

При этом разделяются присадки по характеру применения. Существуют компоненты, которые вносят как дополнение к минеральному базовому маслу, а есть и поверхностно-активные вещества. Например, жидкость тормозная гидравлическая получается в результате включения поверхностных модификаторов трения, которые могут вноситься в состав уже в процессе эксплуатации механизма.

Базовые же присадки к маслам обычно включают в заводских условиях. К этой категории можно отнести антивспенивающие элементы, антиоксиданты и т. д. Активные присадки на этом фоне будут выгодны тем, что не потребуют специальной обработки жидкости после добавления.

Составы жидкости для гидравлики

Выходной продукт обычно представляет собой концентраты, базирующиеся на технических маслах и присадках. Классическим примером является средство, изготовленное с применением минерального масла и эмульгаторов, а также разбавленное антикоррозийными ингибиторами. Собственно, такая комбинация сама по себе может выступать базой для приготовления более технологичных модификаций, которые также могут совмещаться с огромным спектром эластомеров. Например, чтобы повысить гидравлическое давление жидкости, производители вводят в составы уплотнители. И напротив, если нужно добиться более высокой степени эластичности рабочего компонента, добавляются эмульсионные смазывающие масла.

Как заменить гидравлическую жидкость?

В первую очередь необходимо открыть доступ к резервуару хранения жидкости, как правило, это специальные металлические бачки. Далее освобождается место для проведения работ с коммуникационной инфраструктурой. Обычно подводящие шланги снабжаются хомутами, которые следует разжать. Это позволит проверить уровень гидравлической жидкости, ее давление и общее состояние. Далее производится откачка масла. Эту операцию можно выполнять при помощи шприцов или насосов с компрессорами, в зависимости от конструкционной возможности.

Затем можно приступать к заливке новой смеси. Данная операция также выполняется с помощью подручного инструмента или напрямую при возможности отсоединения шланга подводки. Правильная замена гидравлической жидкости также выполняется с откачкой воздуха. Излишнее завоздушивание может привести к потерям в показателях эффективности агрегата, поэтому без удаления лишних газовых смесей не обойтись.

Механические свойства

Механическими свойствами называются реакции материалов на приложенные к ним механические нагрузки.

Физические и механические свойства материалов часто пересекаются, однако существует ряд исключительно механических показателей. Со стороны механики вещества характеризуются упругостью, прочностью, твердостью, пластичностью, усталостью, хрупкостью и др.

Упругостью является способность тел (твердых) к сопротивлению воздействиям, направленным на изменение их объема либо формы. Объект с высокой величиной упругости устойчив к механическим напряжениям и способен самостоятельно восстанавливаться, возвращаясь в исходное состояние после прекращения воздействия.

Прочность показывает, насколько материал устойчив к разрушению. Его максимальный показатель для определенного объекта называется пределом прочности. Пластичность также относится к прочностным показателям. Она является свойством (характерным для твердых тел) бесповоротно изменять свой внешний вид (деформироваться) под влиянием сил, исходящих извне.

Усталостью называется накопительные процесс, при котором в результате повторяющихся механических воздействий растет уровень внутреннего напряжения материала. Этот уровень будет увеличиваться до тех пор, пока не пересечет предел упругости, в результате чего материал начнет разрушаться.

Одним из самых распространенных свойств является твердость. Она представляет собой уровень сопротивления объекта вдавливанию.

Особенности жидкого вещества

А что же представляют собой жидкие вещества? Основной их особенностью является то, что, занимая промежуточное положение между кристаллами и газами, они сочетают в себе определенные свойства двух этих состояний. Например, для жидкостей, так же как и для твердых (кристаллических) тел, свойственно наличие объема. Однако в то же время жидкие вещества, так же как и газы, принимают форму сосуда, в котором находятся. Многие из нас полагают, что у них нет своей собственной формы. Однако это не так. Естественная форма любой жидкости — шар. Сила тяжести обычно мешает ей принять эту форму, поэтому жидкость либо принимает форму сосуда, либо растекается по поверхности тонким слоем.

По своим свойствам жидкое состояние вещества особенно сложно, что обусловлено промежуточным его положением. Оно начало изучаться еще со времен Архимеда (2200 лет назад). Однако анализ того, как ведут себя молекулы жидкого вещества, до сих пор является одной из наиболее трудных областей прикладной науки. Общепризнанной и вполне законченной теории жидкостей все еще нет. Однако кое-что об их поведении мы можем сказать вполне определенно.

Структура жидкостей

Рис. 1. Функция распределения g(r) для жидкого рубидия в двух состояниях: вблизи точки плавления (кривая a) и вблизи критической точки (кривая б).

Со­глас­но дан­ным рент­ге­но- и ней­тро­но­гра­фии, струк­ту­ра Ж. об­ла­да­ет ближ­ним по­ряд­ком и в ней от­сут­ст­ву­ет даль­ний по­ря­док (см. Даль­ний и ближ­ний по­ря­док). Это зна­чит, что в по­ло­же­нии бли­жай­ших со­се­дей лю­бой мо­ле­ку­лы на­блю­да­ют­ся лишь не­зна­чит. от­кло­не­ния от пра­виль­ной псев­до­кри­стал­лич. упа­ков­ки. Од­на­ко не­боль­шие от­кло­не­ния от пра­виль­ной упа­ков­ки бы­ст­ро на­ка­п­ли­ва­ют­ся, и уже на рас­стоя­нии не­сколь­ких пе­рио­дов не­воз­мож­но об­на­ру­жить та­кую же мо­ле­ку­лу с ок­ру­же­ни­ем, от­ве­чаю­щим ожи­дае­мо­му по­ряд­ку. Ко­ли­че­ст­вен­ной струк­тур­ной ха­рак­те­ри­сти­кой Ж. яв­ля­ет­ся ра­диаль­ная функ­ция рас­пре­де­ле­ния $g(r)$, оп­ре­де­ляю­щая ве­ро­ят­ность, с ко­то­рой на рас­стоя­нии $r$ от вы­бран­ной мо­ле­ку­лы мо­жет быть встре­че­на др. мо­ле­ку­ла. Функ­цию $g(r)$ на­хо­дят из экс­пе­рим. дан­ных по рас­сея­нию рент­ге­нов­ских лу­чей или мед­лен­ных ней­тро­нов (из уг­ло­во­го рас­пре­де­ле­ния ин­тен­сив­но­сти рас­се­ян­ных лу­чей). Не­по­сред­ст­вен­но из опы­та мо­жет быть по­лу­че­на т. н. функ­ция рас­сея­ния (струк­тур­ный фак­тор) $S(Q)$, ко­то­рая пред­став­ля­ет со­бой фу­рье-об­раз функ­ции $g(r)$. На рис. 1 изо­бра­же­на функ­ция $g(r)$ для жид­ко­го ру­би­дия. На­ли­чие не­сколь­ких мак­си­му­мов у ра­ди­аль­ной функ­ции рас­пре­де­ле­ния сви­де­тель­ст­ву­ет о ло­каль­ном упо­ря­до­че­нии мо­ле­кул на рас­стоя­ни­ях по­ряд­ка не­сколь­ких мо­ле­ку­ляр­ных диа­мет­ров. С уве­ли­че­ни­ем темп-ры, т. е. по ме­ре умень­ше­ния плот­но­сти Ж., мак­си­му­мы ра­ди­аль­ной функ­ции рас­пре­де­ле­ния про­яв­ля­ют­ся ме­нее от­чёт­ли­во, что ука­зы­ва­ет на умень­ше­ние сте­пе­ни мо­леку­ляр­но­го упо­ря­до­че­ния. С по­мо­щью ра­ди­аль­ной функ­ции рас­пре­де­ле­ния мо­жет быть оп­ре­де­ле­но среднее чис­ло $N$ бли­жай­ших со­се­дей вы­бран­ной мо­ле­ку­лы. В от­ли­чие от твёр­дых тел в Ж. те­п­ло­вое рас­ши­ре­ние со­про­во­ж­да­ет­ся су­ще­ст­вен­ным из­ме­не­ни­ем имен­но это­го па­ра­мет­ра: например, в крип­то­не при из­ме­не­нии плот­но­сти от зна­че­ния, со­от­вет­ст­вую­ще­го точ­ке плав­ле­ния, до зна­че­ния, со­от­вет­ст­вую­ще­го кри­тической точ­ке, $N$ умень­ша­ет­ся от 8,5 до 4. При этом среднее меж­атом­ное рас­стоя­ние уве­ли­чи­ва­ет­ся все­го лишь на 5%, в то вре­мя как удель­ный объ­ём воз­рас­та­ет в 2,5 раза.

Од­ной из центр. про­блем в ис­сле­до­ва­нии про­стых Ж. яв­ля­ет­ся оп­ре­де­ле­ние свя­зи ме­ж­ду ра­ди­аль­ной функ­ци­ей рас­пре­де­ле­ния $g(r)$ и пар­ным по­тен­циа­лом меж­мо­ле­ку­ляр­но­го взаи­мо­дей­ст­вия $\phi(r)$. Из­вест­но неск. при­бли­же­ний, по­зво­ляю­щих рас­счи­ты­вать струк­тур­ные ха­рак­те­ри­сти­ки Ж. по за­дан­ным пар­ным по­тен­циа­лам. Од­но из при­бли­же­ний (ин­те­граль­ное урав­не­ние Пер­ку­са – Йе­ви­ка) по­зво­ли­ло вы­ра­зить в ана­ли­тич. фор­ме связь $g(r)$ с про­стым пар­ным по­тен­циа­лом, от­ве­чаю­щим мо­де­ли жё­ст­ких (не­при­тя­ги­ваю­щих­ся) сфер. Этот ре­зуль­тат сыг­рал боль­шую роль в раз­ви­тии ме­то­дов тер­мо­ди­на­мич. тео­рии воз­му­ще­ний, в ко­то­рой в ка­че­ст­ве ну­ле­во­го при­бли­же­ния ис­поль­зу­ет­ся ра­ди­аль­ная функ­ция рас­пре­де­ле­ния мо­де­ли жё­ст­ких сфер. Мно­го­числ. ис­сле­до­ва­ния, про­ве­дён­ные ме­то­дом рас­сея­ния рент­ге­нов­ских лу­чей и ней­тро­нов, по­ка­за­ли, что струк­ту­ра про­стых Ж. вбли­зи точ­ки плав­ле­ния хо­ро­шо мо­де­ли­ру­ет­ся струк­ту­рой, фор­ми­руе­мой мо­ле­ку­ла­ми в ви­де твёр­дых сфер при со­от­вет­ст­вую­щих плот­но­стях.

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).

Состав и характеристики

Для точности отметим, что в реализации можно встретить два варианта такой жидкости с несколько отличным составом:

  • Жидкость ″И″ (производители – Кемеровское ОАО ПО «Химпром», Нижний Новгород, торговая марка «Волга-Ойл»).
  • Жидкость «И-М» (производитель – ЗАО «Заречье»).

Состав этих жидкостей различен. В жидкости «И» содержатся этилцеллозольв, изопропанол и поверхностно-активные добавки, снижающие поверхностное натяжение. В состав жидкости «И-М» входят в равной пропорции этилцеллозольв и метанол. Все компоненты (за исключением ПАВ) весьма ядовиты, причём как в жидком виде, так и в виде паров.

Жидкости «И» для дизельного топлива производятся в соответствии с техническими требованиями ОСТ 53-3-175-73-99 и ТУ 0257-107-05757618-2001. В среде владельцев дизельных автомобилей (по большей части большегрузных) считаются отечественными заменителями известных антигелей от LIQUI MOLY, Аляска или HIGH GEAR, которые предотвращают процессы загустевания дизельного топлива при низких температурах.

Основные эксплуатационные показатели:

  1. Внешний вид: прозрачная слегка желтоватая жидкость со специфическим запахом.
  2. Плотность при комнатной температуре: 858…864 кг/м3.
  3. Коэффициент оптического преломления: 1,36…1,38.
  4. Массовая доля воды: не более 0,4%.
  5. Коррозионная активность: отсутствует.

Обе рассматриваемых жидкости легколетучи и пожароопасны.

2. Общая характеристика

Согласно закону Ньютона для внутреннего трения вязкость характеризуется коэффициентом пропорциональности между напряжением смещения и градиентом скорости движения слоев в перпендикулярном к деформации сдвига направлении (поверхности слоев):

.

Коэффициент называют коэффициентом динамической вязкости, динамической вязкости или абсолютной вязкостью. Единица измерения коэффициента динамической вязкости — Па c, Пуаз (0,1 Па с).

Количественно коэффициент динамической вязкости равен силе F, которую нужно приложить к единице площади сдвижной поверхности слоя S, чтобы поддержать в этом слое ламинарные течения с постоянной единичной скоростью относительного смещения.

2.1. Типы вязкости

Закон Ньютона для вязкости, приведенный выше, является классической моделью вязкости. Это не основной закон природы, а приближение, что имеет место для некоторых материалов и не подтверждается для других. Неньютоновской жидкости имеют более сложный связь между напряжением сдвига и градиентом скорости, чем простая линейность. Поэтому, для различных видов жидкостей разные модели вязкости:

  • Ньютоновская жидкость : жидкость, такая как вода и большинство газов имеет постоянное значение динамической вязкости.
  • Дилатантна жидкость : жидкость, вязкость которой с ростом градиента скорости возрастает (глиняные суспензии, сладкие смеси, гидрозолей кукурузного крахмала, системы песок / вода).
  • Псевдопластик : жидкость, вязкость которой с ростом градиента скорости уменьшается (краски, эмульсии, некоторые суспензии).
  • Tиксотропна жидкость: жидкость, вязкость которой с течением времени уменьшается (водоносные почвы (плывуны), биологические структуры, различные технические материалы).
  • Реопексна жидкость: жидкость, вязкость которой с течением времени возрастает (гипсовые пасты, суспензии оксида ванадия, Бетониты и отдельные виды принтерного чернил).
  • Бингамивський пластик: модель Бингама подобна модели сухого трения. В статических условиях жидкость ведет себя как твердый материал, а при силовом воздействии начинает течь ..
  • Магнитореологична жидкость это тип «смарт-жидкости», которая, при воздействии магнитного поля значительно увеличивает свою условную вязкость и приобретает свойства вязко-упругой твердого тела.

2.2. Динамическая вязкость некоторых веществ

В основу методов измерения вязкости и их классификации положены математические зависимости, описывающие различные виды течений сред. Измерение вязкости осуществляют вискозиметрами.

Ниже приведены значения коэффициента динамической вязкости ньютоновских жидкостей :

Вязкость отдельных видов газов при давления 100 кПа,
Газ при 0 C (273 K) при 27 C (300 K)
воздуха 17.4 18.6
водород 8.4 9.0
гелий 20.0
аргон 22.9
ксенон 21.2 23.2
углекислый газ 15.0
метан 11.2
этан 9.5
Вязкость жидкостей при 25 C
Жидкость: Вязкость Вязкость
ацетон 3.06 10 -4 0.306
бензол 6.04 10 -4 0.604
кровь (при 37 C) (3-4) 10 -3 3-4
касторовое масло 0.985 985
кукурузный сироп 1.3806 1380.6
этиловый спирт 1.074 10 -3 1.074
этиленгликоль 1.61 10 -2 16.1
глицерин (при 20 C) 1.49 1490
мазут 2.022 2022
ртуть 1.526 10 -3 1.526
метиловый спирт 5.44 10 -4 0.544
моторное масло SAE 10 (при 20 C) 0.065 65
моторное масло SAE 40 (при 20 C) 0.319 319
нитробензол 1.863 10 -3 1.863
жидкий азот (при 77K) 1.58 10 -4 0.158
пропанол 1.945 10 -3 1.945
оливковое масло .081 81
серная кислота 2.42 10 -2 24.2
вода 8.94 10 -4 0.894

Выделяют также коэффициент кинематической вязкости или кинематической вязкостью ν, что является отношением коэффициента динамической вязкости к плотности вещества

.

Единица измерения коэффициента кинематической вязкости — Стокс, м / с. Коэффициент ν в отличие от η выражается величинами, которые не связаны с массой жидкости, т.е. величинами, которые носят, так сказать, кинематический характер, в то время как η носит динамический характер.

Вязкость технических продуктов часто характеризуют условными единицами — градусами Энглера ( Е) и Барбье ( В), секундами Сейболт («S) и Редвуд (» R).

Вязкость зависит от давления, температуры, а также иногда от градиента сдвига ( неньютоновские среды; их вязкость охватывает и так называемую структурную вязкость). Жидкости, вязкость которых не зависит от градиента сдвига, называют идеально вяжущими ( ньютоновскими). Вязкость жидкостей в общем случае с повышением давления незначительно увеличивается, а с повышением температуры уменьшается.

Примечания

  1. — статья из Физической энциклопедии
  2. В технической гидромеханике иногда жидкостью в широком смысле этого слова называют и газ; при этом жидкость в узком смысле слова называют капельной жидкостью.
  3. «Физическая энциклопедия». В 5 томах. М.: «Советская энциклопедия», 1988
  4. Главный редактор А. М. Прохоров. Ньютоновская жидкость // Физический энциклопедический словарь. — М.: Советская энциклопедия (рус.). — 1983.
  5. — статья из Физической энциклопедии
  6. Уилкинсон У. Л., Неньютоновские жидкости, пер. с англ., М., 1964
  7. Астарита Д ж., Марруччи Д ж., Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей, пер. с англ., М., 1978
  8. Андреев В. Д. Крэш (crash)-конформационная кинематика ковалентной решётки алмаза при плавлении // Журнал структурной химии. — 2001. — № 3. — С. 486—495.
  9. Андреев В. Д. «Фактор плавления» при межатомных взаимодействиях в алмазной решётке // Химическая физика. — 2002. — № 8,т.21. — С. 35—40.

Вывод

Итак, мы узнали, какие вещества относятся к жидким, выяснили, что жидкость является промежуточным состоянием вещества между газообразным и твердым. Поэтому у нее есть свойства, характерные для того и другого. Жидкие кристаллы, которые сегодня широко используются в технике и промышленности (например, жидкокристаллические дисплеи) являются ярким примером этого состояния вещества. В них объединены свойства твердых тел и жидкостей. Сложно представить, какие вещества жидкие изобретет в будущем наука. Однако ясно, что в этом состоянии вещества есть большой потенциал, который можно использовать во благо человечества.

Особый интерес к рассмотрению физико-химических процессов, протекающих в жидком состоянии, обусловлен тем, что сам человек состоит на 90% из воды, которая является самой распространенной на Земле жидкостью. Именно в ней происходят все жизненно важные процессы как в растительном, так и в животном мире. Поэтому для всех нас актуально изучать жидкое состояние вещества.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Adblock
detector