Сұйықтардың негізгі физикалық және химиялық қасиеттері

Кіріспе Қазіргі заманғы өндірістің кез-келген саласында әр түрлі деңгейдегі  технологиялық процестердің басым көпшілігі сұйықтар мен газдарды немесе буларды қолдануға байланысты жүріледі. Сұйықтар мен газдардың күйі мен қозғалыс заңдылықтары туралы жинақталған білімнің арқасында қазіргі заманғы өндіріс жағдайында қолданыстағы технологиялардың тиімділігін көтеріп қана қоймай, жаңа технологияларды игеруге болады. Физикалық-химиялық қасиеттері мен сыртқы күштерге байланысты сұйықтар мен газдардағы көлемдік қозғалыс  процестері  алдымен жылдамдық өрістерін, содан кейін температура мен концентрация өрістерінің пайда болуына келтіреді. Бұл өрістер, сайып келгенде, қозғаушы күштердің шамасын және процестердің бағытын анықтайды. Осы себепті  технологиялық процесті зерттеу кезінде гидравликаны зерттеудің негізгі мәні болып табылатын сұйықтар мен газдар ағымының заңдылықтарын зерттеуге байланысты мәселелер ерекше маңызға ие болады.

Гидравлика - сұйық пен буды қоса алғанда, сұйықтықтар мен газдардың тепе-теңдігі мен қозғалу заңдылықтарын зерттейтін ғылым. «Гидравлика» атауы грекше «гидравликос», яғни су ағыс деген мағынаны білдіреді. Егер  ғылыми-техникалық  қатал ұстанымдарға келсек, онда гидравлика - бұл  күрделі және қатаң математикалық заңдармен (Сұйықтар мен газдар механикасы) жұмыс істейтін теориялық гидромеханикадан айырмашылығы бар және ол ең алдымен техника ғылымы ретінде оның басты міндеті - практикалық мәселелер мен есептеулерді шешу. Сол себепті, гидравликада практикалық есептеу әдістерін дамыта отырып, олар көбінесе стационарлық режимдерде бір өлшемді ағындармен шектеліп, әр түрлі бақылаулар мен болжамдарды қолдануға жүгінеді. Көптеген жағдайларда эксперименттік мәліметтердің нәтижелері қолданылады, олар тиісті математикалық өңдеуден кейін математикалық теңдеулер түрінде ұқсас есептердің тұтас спектрін шешу үшін қолданылады 

Сұйықтар туралы жалпы түсініктер және олардың қасиеттері Тамшы және серпімді сұйықтықтар Гидромеханика теориясында «сұйық» термині физикалық жалпы қасиеті - сұйықтыққа байланысты тамшы және серпімді сұйықтықтарды (газдар мен булар) білдіреді. Сондықтан, ең алдымен, гидравликада және гидромеханикалық процестерде сұйықтықтар өздігінен иеленуге және олар салынған ыдыстың бүкіл көлемінің формасын қабылдауға қабілетті сұйықтықтар (заттар) ретінде қарастырылады. Сонымен қатар, сұйықтықтар үздіксіз таралған тығыздығы бар үздіксіз орта ретінде ұсынылған. Бұл ұғым бөлшектердің бүкіл көлемде «үзіліссіз» біркелкі бөлінетін ортаны білдіреді. Яғни көлемнің кез келген нүктесінде ортаның бөлшектері болады және олар белгілі бір тығыздыққа ие болады. Сұйықтықтардың келесі түрлері бар: • Идеал сұйықтық - абсолютті сұйықтыққа ие, мүлдем сығылмайды және ондағы бөлшектер арасында адгезия күштері болмайды. • Нақты сұйықтық - жоғарыда аталған барлық қасиеттерге ие. Сұйықтықтың негізгі қасиеттері - сұйықтық пен тұтқырлық. • Біртекті (гомогенді)сұйықтық - бір-бірінен немесе бірнеше компоненттерден тұратын сұйықтық, олардың арасында нақты шекарасы жоқ (шынайы ерітінділер). • Гетерогенді сұйықтық - екі немесе үш фазалы жүйелер (суспензиялар, түтіндер, шаңдар, тұмандар және эмульсиялар) арасында шекарасы бар бір немесе бірнеше компоненттерден тұратын сұйықтық.

Гидродинамикалық нүкте туралы түсінік. Нүкте дегеніміз - шамасы еркін, формасы аз, оның өлшемдері ортаның барлық қасиеттері осы көлемнің өлшемдерімен салыстырылатын қашықтықта өзгермейтіндей мөлшерде болатын, бірақ сонымен бірге орта молекулаларының көп мөлшерін қамтитын жеткілікті көлем.

Элементарлы көлем деп орта өлшемдері шексіз аз мөлшерден өзгермейтін қашықтықтардан аспайтын өлшемдерге ие болатын еркін форманың стационарлы көлемін айтамыз. Әдетте декарттық координаттарда элементар көлем тікбұрышты параллелепипед түрінде ұсынылады. Элементар беті. Элементар бет деп стационарлы көлемді айтамыз, ол бір бағытта гидродинамикалық нүктенің өлшемдерімен, ал екіншісінде элементар көлемнің өлшемдерімен салыстырылатын өлшемдерге ие (1.2-сурет). Элементар бөлшек. Элементар бөлшек дегеніміз - мөлшері бойынша элементар көлемнің өлшемімен салыстыруға болатын орта молекулаларының жеткілікті үлкен жиынтығы. Ағын сызығы. Ағын сызығы - бұл әр нүктесінде берілген уақытта жылдамдық векторы осы нүктеде жанамамен сәйкес келетін қисық. Элементар ағыс немесе ағын түтігі. Элементтік ағын немесе ағын түтігі - бұл кішігірім тұйық контур арқылы өтетін сызықтардың жиынтығы. Түсінікті болу үшін 1.3-суретте сызық және элементар ток түтігінің ұғымы көрсетілген: AB - ағынды сызық; w1 және w2 - жылдамдық векторлары, 1 және 2 нүктелерінде жанамалармен сәйкес келеді; s1 және s2 - тұйық контурлардың көлденең қимасы, ағын сызығына перпендикуляр. Уақыттың әр сәтіне сәйкес келетін лездік ағын сызықтары тұрақсыз ағын режиміне тән.