Сұйықтықтың негізгі қасиеттері

Дәріс №1

Сұйықтықтың негізгі қасиеттері

Сабақтың мақсаты: сұйықтықтың негізгі қасиеттерін анықтауды үйрену.

Гидравлика – бұл сұйықтықтың тепе-теңдігі мен қозғалысының заңдылықтарын және оларды әр түрлі практикалық есептерді шешуде қолдануды қарастыратын ғылым.

Гидравлика екі үлкен бөлімнен тұрады:

Гидростатика – сұйықтықтардың немесе газдардың тепе-теңдік күйін зерттейтін ғылым саласы.

Гидродинамика – сұйықтықтардың қозғалыс түрлерін, құрылысын және қозғалыс заңдарын зерттейтін ғылым саласы.

Гидравликаның зерттеу объектісі – сұйықтық, табиғатта сұйықтықтың 4 агрегатты жағдайын қарастырады: қатты, сұйық, газ түрінде және плазмалы болып бөлінеді. Сұйық дегеніміз, қатты дене мен газ аралығында болады. Сұйықтың негізгі қасиеті - өте төменгі температура мен жоғары қысым кезінде, қатты дене қасиетінде болады (мұз), ал өте жоғары температура мен ең төменгі қысым кезінде - газ түріндегі қасиетіне айналады (бу).

Сұйық - физикалық дене, оның бөлшектері өте қозғалғыш, аққыш келеді де, сыртқы күш әсерінен өзінің формасын өзгерте алатын қасиеті бар. Сұйықтар сығылатын (газ түрінде) және сығылмайтын немесе өте аз сығылатын (тамшылы) болып бөлінеді.

Сұйық қозғалысының заңдылығын зерттеуді жеңілдету үшін, идеалды (киялдағы) және (реалды) нақты сұйықтар деп екіге бөледі.

Идеалды (қиялдағы) – ол абсолютті қозғалмалы (яғни, тұтқырсыз сұйық), бұл сұйықта үйкеліс күші мен жанама кернеу күші болмайды да,температура артқан сайын кеңеймейді,  сыртқы күш әсерінен оның өлшемі өзгермейді.

Идеал сұйықтың модельдерін қолдану гидромеханика мен инженерлік гидравликаның көптеген есептері мен мәселелерін шешуді жеңілдетіп, қазіргі кездегі математикалық аппараттарды қолдану арқылы қозғалыстағы сұйыққа зерттеу жүргізуге мүмкіндік береді.

Нақты сұйық – табиғатта кездесетін, сығымдылық және сығу мен созу күштеріне кедергі келтіретін қасиеттерге ие сұйықтық.  

Нақты сұйықтар Ньютондыкі және Бингемдікі болып бөлінеді.

Ньютон сұйықтарының қозғалысы – сұйықтың бір қабатының екінші қабатына қарағандағы жанама кернеуі мен жылжу жылдамдығына пропорционалды болады. Егер сұйық тыныштықта тұрса, бұл кернеу күші нольге тең болады. Ньютон сұйығына - су, май, бензин, керосин, глицерин т.б. жатады.

Бингем сұйығы - оның ағысы өте баяу болады да, Ньютон сұйығынан айырмасы - тыныштықта тұрған кезінде бұл сұйықта жанама күші (ішкі үйкеліс) болады, әрі мұның шамасы сұйықтың түріне байланысты. Бингем сұйығына - битум, балшықты лай, мұнай өнімдері қатуға жақындаған температурадағы сұйыққа әсерін тигізетін күштердің ішкі және сыртқы бөліктері жатады.

Сұйықтықтың негізгі механикалық сипаттамаларының бірі – сұйықтықтың тығыздығы.

Сұйық денесінің массасының m көлеміне V қатынасын сұйықтықтың тығыздығы ρ (кг/м3) деп атайды. Біртекті сұйықтық үшін:

[pic 1][pic 2],                                              (1.1)

мұндағы m -V көлеміндегі сұйықтықтың массасы.

Сұйықтықтың тығыздығына температура мен қысым әсер етіп, гидравликалық жүйенің жұмысына күрделі кедергілер келтіруі мүмкін. Мысалы, температура өзгерісі кезінде сұйықтың көлемдік кеңеюі нәтижесінде ол өзі құйылған резервуарды толтырып, ал егер ыдыс жабық болса, онда оны бұзуы мүмкін.

Гидравликалық жүйелерді есептегенде сұйық тығыздығының маңызы өте зор, өйткені құбырлық магистральдардағы арын азаюы мен кедергі шамасына сұйықтың қозғалыс жылдамдығы үлкен әсер етеді және де сұйық құбыр ұзындығы бойындағы жергілікті кедергілерден (золотниктер, дроссельдер, крандар, сұйық қозғалысы бағытын өзгерткенде) өткенде тығыздыққа байланысты энергия біршама шығындалады.