Течности: характеристики, свойства, видове, примери

Автор: Tamara Smith
Дата На Създаване: 20 Януари 2021
Дата На Актуализиране: 1 Може 2024
Anonim
Биоценоз и биотоп. Экосистемы, их продуктивность и динамика | Биология ЦТ, ЕГЭ
Видео: Биоценоз и биотоп. Экосистемы, их продуктивность и динамика | Биология ЦТ, ЕГЭ

Съдържание

The течности те са непрекъснати среди, чиито молекули не са толкова свързани, както в твърдите вещества, и следователно имат по-голяма подвижност. Както течностите, така и газовете са течности, а някои като въздуха и водата са от жизненоважно значение, тъй като са необходими за поддържане на живота.

Примери за течности са вода, свръхтечен хелий или кръвна плазма. Има материали, които изглеждат твърди, но въпреки това проявяват характеристиките, които течностите притежават, например катран. Поставяйки тухла върху голямо парче катран, се забелязва, че тя потъва малко по малко, докато достигне дъното.

Някои пластмаси също изглеждат твърди, но всъщност са много силно вискозни течности, способни да текат изключително бавно.

Характеристики на флуида

Течностите се характеризират основно с:


-Имате по-голямо разделение между неговите молекули в сравнение с твърдите вещества. В случай на течности, молекулите все още поддържат известна кохезия, докато в газовете те взаимодействат много по-малко.

-Поток или източване, когато върху тях действат срязващи сили. Течностите не се противопоставят на стреса, поради което се деформират непрекъснато и трайно, когато човек се прилага върху тях.

-Адаптиране към формата на контейнера, който ги съдържа и ако това са газове, те незабавно се разширяват, докато покрият целия обем на същия. Освен това, ако могат, молекулите бързо ще избягат от контейнера.

-Газовете са лесно компресируеми, тоест обемът им може лесно да се променя. От друга страна, за промяна на обема на течността са необходими повече усилия, поради което те се считат за несвиваеми в широк диапазон от налягания и температури.


-Течностите имат плоска свободна повърхност, когато налягането, което действа върху тях е постоянно. Например при атмосферно налягане повърхността на езерото без вълни е плоска.

Течни свойства

Макроскопичното поведение на течността се описва от няколко понятия, като основните са: плътност, специфично тегло, относителна плътност, налягане, модул на свиваемост и вискозитет. Нека видим накратко от какво се състои всеки от тях.

Плътност

В непрекъсната среда като течност не е лесно да се проследи една частица или молекула, така че вместо да се работи с масата на една, се предпочита да се прави с плътност, характеристика, която се отнася до течността като цяло.

Плътността се определя като отношение на масата към обема. Обозначавайки плътността с гръцката буква ρ, маса m и обем V:


ρ = m / V

Когато плътността варира от една точка до друга в течността, се използва изразът:

ρ = dm / dV

В Международната система от единици плътността се измерва в kg / m3.

Плътността на всяко вещество като цяло не е постоянна. Всички при нагряване се разширяват, с изключение на водата, която се разширява при замръзване.

Въпреки това, в течностите плътността остава почти постоянна в широк диапазон от налягания и температури, въпреки че газовете изпитват вариации по-лесно, тъй като те са по-свиваеми.

Специфично тегло

Специфичното тегло се определя като коефициент между величината на теглото и обема. Следователно тя е свързана с плътността, тъй като големината на теглото е mg. Обозначавайки специфичното тегло с гръцката буква γ, имаме:

γ = mg / V

Единицата за специфично тегло в Международната система от единици е нютон / m3 и по отношение на плътността, специфичното тегло може да бъде изразено по следния начин:

γ = ρg

Относителна плътност

Водата и въздухът са най-важните течности за живота, така че те служат като еталон един за друг.

В течностите относителната плътност се определя като коефициент между масата на порция течност и масата на еднакъв обем вода (дестилирана) при 4 ºC и 1 атмосфера на налягане.

На практика се изчислява, като се прави коефициент между плътността на течността и тази на водата при тези условия (1 g / cm3 или 1000 кг / м3), следователно относителната плътност е безразмерна величина.

Означава се като ρr или sg за съкращението на английски специфично тегло, което в превод означава специфично тегло, друго име за относителна плътност:

sg = ρтечност/ ρВода

Например вещество със sg = 2,5 е 2,5 пъти по-тежко от водата.

При газовете относителната плътност се определя по същия начин, но вместо да се използва вода като еталон, се използва плътността на въздуха, равна на 1,225 kg / m.3 при налягане от 1 атмосфера и 15 ºC.

Налягане

Течността се състои от безброй частици в постоянно движение, способни да упражняват сила върху повърхността, например тази на контейнера, който ги съдържа. Средното налягане P, което течността упражнява върху която и да е равна повърхност на площ A, се определя чрез коефициента:

P = F/ДА СЕ

Където Fе перпендикулярният компонент на силата, следователно налягането е скаларна величина.

Ако силата не е постоянна или повърхността не е равна, тогава налягането се определя от:

p = dF / dA

Единицата за налягане SI е нютон / m2, наричан Паскал и съкратено Па, в чест на френския физик Блез Паскал.

На практика обаче се използват много други единици, било по исторически или географски причини, така и според областта на изследване. Единици от британската система или имперската система се използват много често в англоговорящите страни. За налягането в тази система psi или паунд сила / инч2.

Свиваемост

Когато част от течността е подложена на обемно напрежение, тя намалява до известна степен. Това намаление е пропорционално на положените усилия, като константата на пропорционалност е модул на свиваемост Или просто свиваемост.

Ако B е модулът на свиваемост, ΔP промяната на налягането и ΔV / V промяната на единицата обем, тогава математически:

B = ΔP / (ΔV / V)

Единичната промяна на обема е безразмерна, тъй като е коефициентът между два тома. По този начин свиваемостта има същите единици за налягане.

Както беше казано в началото, газовете са лесно сгъстими течности, докато течностите не са, следователно те имат модули на свиваемост, сравними с тези на твърдите вещества.

Вискозитет

Движещата се течност може да бъде моделирана от тънки слоеве, които се движат един спрямо друг. Вискозитетът е триенето, което съществува между тях.

За да се даде движение на флуида, върху срез се прилага напрежение на срязване (не много голямо), триенето между слоевете предотвратява достигането на смущението до по-дълбоките слоеве.

При този модел, ако силата се приложи към повърхността на течността, скоростта намалява линейно в долните слоеве, докато изчезне отдолу, където течността е в контакт с повърхността в останалата част на контейнера, който я съдържа.

Математически се изразява, като се каже, че величината на напрежението на срязване τ е пропорционална на вариацията на скоростта с дълбочината, която се обозначава като Δv / Δy. Константата на пропорционалност е динамичният вискозитет μ на течността:

τ = μ (Δv / Δy)

Този израз е известен като Нютонов закон за вискозитета и течностите, които го следват (някои не следват този модел), се наричат ​​нютонови течности.

В Международната система мерните единици за динамичен вискозитет са Pa.s, но уравновесеност, съкратено P, което е еквивалентно на 0,1 Pa.s.

Класификация: видове течности

Течностите се класифицират според различни критерии, наличието или липсата на триене е един от тях:

Идеални течности

Плътността му е постоянна, несвиваема е и вискозитетът е нула. Освен това е иротационно, тоест вътре не се образуват вихри. И накрая, той е неподвижен, което означава, че всички частици течност, които преминават през определена точка, имат еднаква скорост

Истински течности

В слоевете на реални течности има триене и следователно вискозитет, те също могат да бъдат свиваеми, въпреки че както казахме, течностите са несвиваеми при широк диапазон от налягания и температури.

Друг критерий установява, че течностите могат да бъдат нютонови и ненютонови, в зависимост от модела на вискозитета, който те следват:

Нютонови течности

Те изпълняват закона на Нютон за вискозитета:

τ = μ (Δv / Δy)

Неньютонови течности

Те не спазват закона за вискозитета на Нютон, така че поведението им е по-сложно. Те от своя страна се класифицират в течности с вискозитет независимо от времето и тези с вискозитет зависим от времето, все още по-сложни.

Примери за течности

Вода

Водата е нютонова течност, въпреки че при определени условия идеалният модел на течността описва много добре поведението си.

Кръвна плазма

Това е добър пример за независима от времето не-нютонова течност, по-специално псевдопластични течности, при които вискозитетът се увеличава много с приложеното напрежение на срязване, но след това, когато градиентът на скоростта се увеличава, спира да се увеличава прогресивно.

живак

Единственият течен метал при стайна температура също е нютонова течност.

Шоколад

Необходимо е голямо напрежение на срязване, за да започнат да текат тези видове течности. Тогава вискозитетът се поддържа постоянен. Този тип течност се нарича течност от бингам. Пастата за зъби и някои бои също попадат в тази категория.

Асфалт

Това е флуид, който се използва за асфалтиране на пътища и като хидроизолационен агент. Той има поведението на бингхамска течност.

Свръхтечен хелий

Тотално липсва вискозитет, но при температури, близки до абсолютната нула.

Препратки

  1. Cimbala, C. 2006. Механика на флуидите, основи и приложения. Мак. Graw Hill.
  2. Измерване на вискозитета на течността. Възстановено от: sc.ehu.es.
  3. Mott, R. 2006. Механика на флуидите. 4-ти. Издание. Образование на Пиърсън.
  4. Уикипедия. Свръхфлуидност. Възстановено от: es.wikipedia.org.
  5. Zapata, F. Течности: плътност, специфично тегло и специфично тегло. Възстановено от: francesphysics.blogspot.com.
Препоръчан
Значение на замърсяването на почвата
Прочетете Още

Значение на замърсяването на почвата

Замърсяването на почвата е известно като процес на влошаване на качеството на земната повърхност, причинено от химически вещества и други процеси на човешка намеса.Замърсяването на почвата компрометир...
Теренни изследвания
Прочетете Още

Теренни изследвания

Теренното проучване, теренното проучване или полевата работа е процесът, който позволява получаване на данни от реалността и тяхното изучаване, както са представени, без манипулиране на променливите. ...
Значение на мнемониката
Прочетете Още

Значение на мнемониката

Познат като мнемотехника или мнемотехника да се техника на запаметяване, която се състои в свързване на информацията за задържане с данни, които вече са част от нашата памет.В областта на психологията...