Приборы для измерения свойств жидкости.

Ареометр - прибор для измерений плотности жидкостей и твёрдых тел.

Пьезометр - устройство, служащее для измерения изменения объёма веществ под воздействием гидростатического давления

Вискозиметр — прибор для определения динамической или кинематической вязкости вещества. В системе единиц СГС и в СИ динамическая вязкость измеряется соответственно в пуазах (П) и паскаль-секундах (Па·с), кинематическая — соответственно в стоксах (Ст) и квадратных метрах на секунду (м²/с).

ГИДРОСТАТИКА.

Напряженное состояние жидкости.

Реальные газы и жидкости подвержены силам взаимодействия как внутри их, так и с окружающей средой. Поэтому в жидкостях и газах возникают механические напряжения. Такое состояние называют напряженным.

За меру количества вещества жидкости или газа принимают их массу. Количество вещества, выраженное через массу, содержащуюся, в единице объёма, называют плотностью.

Жидкость (газ), находясь в силовом поле, испытывают его действие. Силы, действующие на каждую частицу жидкости (газа) и пропорциональные их массе называют массовыми. Поэтому массовая сила пропорциональна массе жидкости (газа), а, если плотность одинакова для любого элемента объёма, занятого жидкостью, то она пропорциональна также объёму.

Силы взаимодействия, приложенные к поверхности жидкости, называ­ют поверхностными силами.

Тогда на элемент поверхности Δ S,в общем случае дей­ствует внешняя силаΔ F. Разложим эту силу на нормальную сос­тавляющуюΔ N и касательнуюΔ Т.

Величину называют гидромеханическим дав­лением;

Величину называют касательным напряжением.

где S – поверхность, на которую действуют силы N и Т.

Касательное напряжение проявляется только в движущихся жидкостях, поэтому τ называют также напряжением трения, а силу Т силой вязкого трения. Технические жидкости, из-за наличия примеси в них газов и твердых частиц, слабо сопротивляются растягивающим напряжениям. Поэтому принято, что гидромеханическое давление ρ направлено только внутрь объёма жидкости. Чистые жидкости в капиллярах выдержи­вают значительные растягивающие напряжения.

Гидростатическое давление.

На жидкость, находящуюся в покое действуют массовые и поверхностные силы. Массовыми являются силы, действующие на все частицы рассматриваемого объема жидкости. Это силы тяжести и силы инерции (силы инерции проявляются в движущейся жидкости, поэтому их учитывает раздел гидродинамика).

Массовые силы пропорциональны массе жидкости, а для однородной жидкости, плотность которой одинакова во всех точках, - объему. Поэтому массовые силы называют еще объемными.

К поверхностным относятся силы, действующие на поверхности жидкости. Это, например, атмосферное давление, действующее на жидкость в открытом сосуде, или силы трения, возникающие в движущейся жидкости между отдельными слоями и стенками сосуда (в покоящейся жидкости силы трения отсутствуют).

Жидкость, находящаяся в состоянии покоя, может находиться только под действием силы тяжести и поверхностных сил, вызванных внешним давлением (например, атмосферным). Внешние силы давления являются нормальными сжимающими поверхностными силами (считается, что жидкость не сопротивляется растяжению). Все эти силы создают в неподвижной жидкости некоторую равнодействующую (результирующую) силу, которая называется гидростатической силой.

Покоящаяся жидкость под воздействием гидростатической силы находится в напряженном состоянии, характеризуемом гидростатическим давлением.

Выделим в покоящейся жидкости произвольный объем (см. рис. 1). Мысленно разделим этот объем произвольной плоскостью П. Выделим на полученном сечении точку А и некоторую площадку ΔS вокруг этой точки.

Через поверхность П давление передается со стороны отсеченной части I на часть II. Сила ΔP, действующая на рассматриваемую площадку ΔS и есть гидростатическая сила.

Отношение гидростатической силы к площади поверхности (выделенного сечения) жидкости называют средним гидростатическим давлением. Истинное гидростатическое давление в данной точке жидкости может быть определено, как предел, к которому стремится среднее гидростатическое давление при бесконечном уменьшении рассматриваемой площадки ΔS:

p = lim ΔP/ΔS при ΔS стремящемся к нулю.

Гидростатическое давление всегда направлено по внутренней нормали к площадке, на которую оно действует, и величина его в произвольной точке не зависит от ориентации этой площадки в пространстве.