Объясните физический смысл понятий: абсолютное гидростатическое давление в жидкости, весовое давление, манометрическое и вакуумметрическое давление, давление насыщенного пара.
Абсолютное гидростатическое давление в жидкости можно вычислить по формуле, которая называется основным уравнением гидростатики
p = р0 + ρ⋅g⋅h, где рвес – весовое давление. Давление газа р0 передается через жидкость на глубину h по закону Паскаля (Давление р0, созданное на жидкость любым путем, передается во все точки объёма жидкости без изменения). Это уравнение связывает давления на двух горизонтальных плоскостях в жидкости.
Весовое давление - давление за счет веса жидкости (также называют давление
столба жидкости). Оно выражается следующим уравнением: Рвес = ρ⋅g⋅h
Избыточное давление (манометрическое) есть разность между полным и атмосферным давлением. Ризб = Рман = Р – Ратм = γ h. Для измерения избыточного давления пользуются манометром.
Вакууметрическое давление – другой вид давления, показываемое прибором вакуумметром. Она связано с полным следующим уравнением: Рв = Ратм – Р. Величина Рв не может быть больще 1 атм, тк полное давление не может быть меньше абсолютного нуля.
Насы́щенный пар — пар, находящийся в термодинамическом равновесии с жидкостью или твёрдым телом того же состава. Давление насыщенного пара сильно зависит от температуры. При равенстве внешнего давления давлению насыщенного пара происходит кипение (жидкости). Разные вещества при данной температуре имеют разные давления насыщенного пара
В чем различие между плотностью и объемным весом?
Плотность ρ – это масса единицы объема жидкости (кг/м3): ρ = m/V
где m – масса, кг V – объем, м3
Плотность воды при температуре +4 С равна 1000 кг/м3. Другие значения плотности вода в зависимости от температуры можно найти в справочных данных. Легко заметить, что плотность воды зависит от температуры незначительно. В большинстве гидравлических расчетов свойствами сжимаемости и температурного расширения жидкостей проенебрегают, например, для воды считают плотность посмтоянной и равной 1000 кг/м3.
Удельный вес γ – это вес единицы объема жидкости (Н/м3): γ = G / V
где G - вес (сила тяжести), Н, V – объем, м3.
Связвны удельный вес м плотность через ускорение свободного падения g так: γ = ρ g
Какова связь между коэффициентом объемного сжатия и объемным модулем упругости?
Сжимаемость – это свойство капельной жидкости изменять свой объем под действием давления. Он характеризуется коэффициентом объемного сжатия βp, который представляет собой относительное изменение объема жидкости при увеличении давления на единицу: β p= − Δ W / W Δ P,
где W – первоначальный объем; ΔW – изменение объема; Δp – изменение давления. Знак “минус” указывает, что увеличению давления соответствует уменьшение объема.
Величина, обратная коэффициенту βp, представляет собой объемный модуль упругости жидкости
K = 1 / βp
Выражая объем через плотность и переходя к дифференциалам, получим
K = ρ * dP/ d ρ или Κ/ ρ = dP/ d ρ = a 2
где a – скорость распространения волн в упругой среде, равная скорости звука в той же среде.
В большинстве случаев капельные жидкости можно считать практически несжимаемыми, т.е. принимать их плотность не зависящей от давления. Но при очень высоких давлениях и упругих колебаниях сжимаемость жидкостей следует учитывать.
Что представляет собой коэффициент температурного расширения?
Т е п л о в о е р а с ш и р е н и е – свойство жидкости изменять объем при изменении температуры, характеризуется коэффициентом αt объемного расширения, который представляет собой относительное изменение объема при изменении температуры на 1С:
αt = Δ W / W Δ t,
где Δt = t – t0 - изменение температуры.
Тогда плотность ρ при температуре t будет ρ = ρ0 / (1+ αΔ t), (1.8)
где ρ0 – плотность при температуре t0.
Для капельных жидкостей изменение плотности от температуры в определенных пределах можно пренебречь. Однако когда жидкость заключена в замкнутом жестком объеме, увеличение температуры может привести к опасному повышению давления. В отличие от капельных жидкостей газы характеризуются значительной сжимаемостью и высокими значениями коэффициента температурного расширения. В большинстве случаев при расчетах свойствами сжимаемости и температурного расширения пренебрегают.
