Наиболее важными физическими свойствами жидкостей являются: плотность, сжимаемость и вязкость.

Плотностью ρ (кг/м³) называется масса m вещества, содержащаяся в единице объема V:

                                    .                                            

Сжимаемостью называют свойство жидкости изменять свой объем при изменении давления. Сжимаемость жидкости характеризуется коэффициентом объемного сжатия, м²/н или 1/Па

 ,

где V₁ – начальный объем, м³; ∆V ( ∆V=V₁-V₂   разность объемов до и после увеличения давления на величину ∆р) – изменение объема, м³; ∆р ( ∆р=р₂-р₁) - изменение давления, н/м².

Величина, обратная коэффициенту изотермического объемного сжатия, называется модулем упругости жидкости Е (н/м²) .

.

Для воды Е=2,3 ∙10⁹, н/м².

При нагревании жидкости увеличение объема оценивается коэффициентом температурного расширения (1/град):

 .

Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному движению (сдвигу) частиц жидкости. Это свойство жидкость проявляет, только находясь в движении.

Вязкость жидкости характеризуется коэффициентами кинематической ν ( м²/сек) или динамической μ (Па с) вязкости, которые связаны следующим соотношением:

                                         .                                           

Наряду с динамической вязкостью μ применяют кинематическую:

µ - динамическая вязкость

ν – кинематическая вязкость, определяется с помощью вискозиметра, измеряется скорость истечения жидкости через капилляр вискозиметра и рассчитывается кинематическая вязкость:

ν = сτ, где

с – постоянная вискозиметра,

τ – время истечения жидкости.

Единицей измерения кинематической вязкости является стокc:
1 Ст = 1 см²/с. Сотая доля стокса называется сантистоксом (сСт).

Вязкость жидкостей измеряют при помощи, вискозиметров.

Удельный вес — это вес единицы объёма жидкости (Н/м3)

,

где G — вес (сила тяжести), Н; V — объём, м3.

Связаны удельный вес и плотность через ускорение свободного паде­ния (g = 9,81 » 10 м/с2 ) так :

.

Физические свойства газов

Газы – агрегатное состояние вещества, в которомего частицы не связаны или весьма слабо связаны силами взаимодействия и движутся свободно, заполняя весь предоставленный им объём. Вещество в газообразном состоянии широко распространено в природе. Газы образуют атмосферу Земли, в значительных количествах содержатся в твердых земных породах, растворены в воде океанов, морей и рек. Солнце, звёзды, облака состоят из газов – нейтральных или ионизованных (плазмы). Встречающиеся в природных условиях газы представляют собой. Как правило, смеси химически индивидуальных газов.

Газы обладают рядом характерных свойств. Они полностью заполняют сосуд, в котором находятся, и принимают его форму. В отличие от твёрдых тел и жидкостей, объём газов существенно зависит от давления и температуры/

Давление обусловлено взаимодействием молекул газа с поверхностью и численно равно силе, действующей на единицу площади.

, Н/м²

За единицу давления в Международной системе единиц (СИ) при­нят паскаль — давление, вызываемое силой 1Н, равномерно распре­деленной по нормальной к ней поверхности площадью 1 м². Наряду с этой единицей давления применяют укрупненные единицы: килопаскаль (кПа) и мегапаскаль (МПа):

В технике в настоящее время продолжают применять также си­стему единиц МКГСС (метр, килограмм-сила, секунда), в которой за единицу давления принимается 1 кгс/м². Используют также вне­системные единицы — техническую атмосферу и бар

1 ат=1 кгс/см²=10000 кгс/м²; 1 бар = 10⁵ Па = 1, 02атм.

Соотношение между единицами давления в системах СИ и МКГСС следующее:

1 Па = 0,102 кгс/м² или 1 кгс/м² = 9,81 Па.

Температура – физическая величина, характеризующая степень нагретости тела. Понятие о температуре вытекает из следующего утверждения: если две системы находятся в тепловом контакте, то в случае неравенства их температур они будут обмениваться теплотой друг с другом, если же их температуры равны, то теплообмена не будет. С точки зрения молекулярно-кинетических представлений температура есть мера интенсивности теплового движения молекул.

В системе СИ единицей температуры является кельвин (К); на практике широко применяется градус Цельсия (⁰С). Соотношение между абсолютной Т и стоградусной t температурами имеет вид:

Т = t + 273

В промышленных и лабораторных условиях температуру измеряют с помощью жидкостных термометров, пирометров, термопар и других приборов.

Удельный объём – это объём единицы массы вещества. Если однородное тело массой М занимает объём V, то по определению:

υ = V/M.

В системе СИ единица удельного объёма 1 м³/кг. Между удельным объёмом вещества и его плотностью существует соотношение:

υ = 1/ρ

Для сравнения величин, характеризующих системы в одинаковых состояниях, вводится понятие «нормальные физические условия»:

p = 760т мм.рт.ст. = 101,3 кПа; Т = 273 К.

В разных отраслях техники и разных странах вводят свои, несколько отличные от приведённых «нормальные условия», например, «технические» (р = 735 мм.рт.ст. = 98 кПа, t = 15⁰С) или нормальные условия для оценки производительности компрессора (р = 101,3 мм.рт.ст. = 98 кПа, t = 20⁰С) и т.д.

Вопросы для самоконтроля

1. В чем состоит значение гидравлики для специалистов в области нефтяной, газовой и нефтегазодобывающей промышленности?

2. Перечислите основные физико-механические свойства жидкостей?

3. Какая существует связь между плотностью, удельным весом жидкости и ускорением силы тяжести?

4. Какая существует связь между коэффициентом динамической и кинематической вязкости?