Параметры состояния жидкостей и газов
Параметрами состояния называют величины, характеризующие состояние объекта в данный момент времени (в данном месте объекта). Основные параметры состояния — абсолютное давление, абсолютная температура, плотность, или объемная масса, удельный, или массовый, объем и полный объем.
1. Абсолютное давление Р
Давление — это отношение силы Я к площади, м2. Давление в жидкостях вызвано силами отталкивания молекул при их сближении под действием внешних сил, в газах — ударами молекул. В системе СИ оно измеряется в паскалях (Па): 1 Па = 1 Н/м2 = 1 Дж/м3; 1 ат (атмосфера техническая) = 1 кгс/см2 = 1 кГ/см2 = 0,980665 • 105 Па (точно) = = 10 м вод. ст. (при р = 1000 кг/м3 и #=9,80665 Н/кг) = 105 Па = = 0,1 МПа = 1 бар; 1 атм (атмосфера физическая, или нормальная) = = 1 атм= 101 325 Па (точно) = 760 мм рт. ст. (при р = 13 595 кг/м3, #=9,80665 Н/кг) = 10,33 м вод. ст. (при р= 1000 кг/м3) = 1 атм; 1 кр/см2 (килопонд на см2) = 0,980665 • 105 Па (точно); 1 Топ — (торр) = 1 мм рт. ст. = = 133,322 Па (точно).
Р= Ра — атмосферное, или барометрическое, давление. На поверхности Земли в среднем Ра ~ 1 ат; измеряется барометром.
2. Абсолютная, или термодинамическая, температура Т
Температура характеризует степень нагретости. Представляет собой
меру средней кинетической энергии движения молекул. В СИ измеряется в кельвинах (К).
Г= 273,15 +ГС, К; (5.1)
ГС=|(/°Р-32) = |/°Ка-273,15 = |гК, °С, (5.2)
где г °С — температура в градусах Цельсия; Г—температура в кельвинах; / "Т — температура в градусах Фаренгейта; ? °Иа — температура в градусах Ренкина; 7 °Л — температура в градусах Реомюра.
3. Объем V
В СИ измеряется в м3: 1 м3 = 1000 дм3 = 1000 л.
1 баррель нефтяной (США) = 0,158988 м3; 1 бушель (США) = = 3,52393 ■ 10~2 м3; 1 галлон для жидкостей (США) = 3,78543 • 10_3 м3; 1 пинта для жидкостей (США) = 4,73179 • 10“4 м3.
4. Плотность, или объемная масса, р
В СИ имеет размерность кг/м3. Представляет собой отношение массы (кг) к объему (м3).
Объемной деформацией жидкости (газа) называют изменение плотности.
Зависимость р=/(0 для воды аномальна, имеет максимум при Г= 3,98 °С. Ниже приведены значения плотности пресной воды при р=ра в зависимости от температуры
Температура и °С Плотность р, кг/м3
О 999,87
3,98 ……………………………………………….. 1000
10 ………………………………………………. 999,75
20 ………………………………………………. 998,26
50 ………………………………………………. 998,2
Наряду с плотностью используют и другие понятия:
а) удельный, или массовый, объем ^06, м3/кг:
(5-3) |
_1,
б) относительная плотность р’:
р’=р/ро, (5-4)
где для жидкостей р0 = 1000 кг/м3 — плотность воды при Р= Рл и /= 3,98 °С; для газов р0=1,2 кг/м3 — плотность атмосферного воздуха;
в) удельный, или объемный, вес у, Н/м3:
У=Р8. (5-5)
где £ — удельная сила тяжести, или ускорение свободного падения, на поверхности Земли g = 9,81 Н/кг = 9,81 м/с2;
г) относительный удельный, или относительный объемный, вес у’:
(5’6)
Различают статические параметры и параметры торможения (торможение — это уменьшение скорости потока препятствием). Статические параметры (Р, /, р и др.) —это параметры незаторможенной жидкости (газа), которые можно измерить прибором, неподвижным относительно жидкости (газа). В потоке статические параметры фиксирует прибор, движущийся вместе с потоком (либо подсоединенный к трубопроводу таким образом, чтобы не тормозить поток). В покоящейся жидкости (газе) эти параметры может зафиксировать неподвижный прибор. Параметры торможения измеряют прибором, оста
навливающим течение в данном месте потока.