Módne trendy a trendy.  Doplnky, topánky, krása, účesy

Módne trendy a trendy. Doplnky, topánky, krása, účesy

» Kvapaliny s vysokým koeficientom objemovej rozťažnosti. Tepelná rozťažnosť kvapaliny

Kvapaliny s vysokým koeficientom objemovej rozťažnosti. Tepelná rozťažnosť kvapaliny

Domov> Právo

Pevnosť kvapaliny v ťahu sa pri riešení praktických problémov neberie do úvahy. Tepelná rozťažnosť kvapkajúce kvapaliny charakterizované koeficient tepelnej rozťažnosti β t vyjadruje relatívny nárast objemu kvapaliny so zvýšením teploty o 1 stupeň, t.j.

Kde W - počiatočný objem kvapaliny; Δ W - zmena tohto objemu so zvýšením teploty o určitú hodnotu ΔТ ... Koeficient tepelnej rozťažnosti kvapôčok kvapalín, ako je zrejmé z tabuľky. 5 je bezvýznamná.

Tabuľka 5

Koeficient tepelnej rozťažnosti vody

Tlak Pa ∙ 10 4

Pri teplote ° С

Takže pre vodu, keď sa teplota mení z 10 na 20 ° C a pri tlaku 10 5 Pa β t= 0,00015 1 / stup. Pri výrazných teplotných rozdieloch sa musí v mnohých prípadoch brať do úvahy vplyv teploty na špecifickú hmotnosť. Hustota a merná hmotnosť kvapôčok kvapalín, ako vyplýva z predchádzajúcej úvahy, sa so zmenou tlaku a teploty menia len málo. Dá sa približne predpokladať, že hustota nezávisí od tlaku a je určená iba teplotou. Z výrazov (9) a (1) možno nájsť približný vzťah na výpočet zmeny hustoty kvapôčok kvapalín pri zmene teploty:

Hodnoty koeficientu v (10) sú zistené z tabuliek v rámci špecifikovaného teplotného rozsahu (pozri napr. Tabuľka 5). Schopnosť kvapalín meniť hustotu (špecifickú hmotnosť) so zmenami teploty sa široko využíva na vytvorenie prirodzenej cirkulácie v kotloch, vykurovacie systémy, na odstraňovanie splodín horenia atď. B tab. 6 sú znázornené hodnoty hustoty vody pri rozdielne teploty.

Tabuľka 6

Závislosť hustoty ρ, kinematickej ν a dynamickej μ viskozity vody od teploty

Teplota, ° С

ν ∙ 10 4, m 2 / s

μ ∙ 10 3, Pa ∙ s

Na rozdiel od kvapôčkových kvapalín sa plyny vyznačujú výraznou stlačiteľnosťou a vysokými hodnotami koeficientu tepelnej rozťažnosti. Závislosť hustoty plynov od tlaku a teploty určuje stavová rovnica. Väčšina jednoduché vlastnosti má plyn, ktorý je natoľko riedky, že interakciu medzi jeho molekulami nemožno brať do úvahy – tzv. ideálne) plynu... Pre dokonalé plyny platí Clapeyronova rovnica, ktorá umožňuje určiť hustotu plynu pri známom tlaku a teplote:

(11)

Kde R - absolútny tlak; R - merná plynová konštanta, odlišná pre rôzne plyny, ale nezávislá od teploty a tlaku [pre vzduch R = 287 J / (kg ∙ K)]; T - absolútna teplota. Správanie sa reálnych plynov v podmienkach vzdialených od skvapalnenia sa len málo líši od správania sa dokonalých plynov a stavové rovnice dokonalých plynov sa pre ne dajú použiť v širokých medziach. V technických výpočtoch hustota plynu zvyčajne vedie k normálne fyzikálnych podmienok (t = 0 °; p = 101 325 Pa) alebo do štandardná podmienkach (t = 20 °C; p = 101325 Pa). Hustota vzduchu pri R = 287 J / (kg ∙ K) in štandardné podmienky podľa vzorca (11) sa bude rovnať ρ 0 = 101325/287 / (273 + 20) = 1,2 kg / m3. Hustota vzduchu za iných podmienok je určená vzorcom:

(12)

Na obr. 1 sú znázornené grafy závislosti hustoty vzduchu od teploty pri rôznych tlakoch, určených týmto vzorcom.

Ryža. 1 Závislosť hustoty vzduchu od barometrického tlaku a teploty

Pre izotermický proces (T = const) zo vzorca (12) máme:

(13)

(14)

Kde k= s p / s ν - adiabatická plynová konštanta; c p je tepelná kapacita plynu pri konštantnom tlaku; S ν - rovnaký, s konštantným objemom. Stlačiteľnosť plynov závisí od povahy procesu zmeny skupenstva. Pre izotermický proces:

(15)

Pre adiabatický proces:

Z výrazu (15) vyplýva, že izotermická stlačiteľnosť pre atmosférický vzduch je ~ 9,8 ∙ 10 4 Pa ​​​​(asi 1 atm), čo je približne 20 tisíc krát vyššia ako stlačiteľnosť vody. Keďže objem plynu závisí vo veľkej miere od teploty a tlaku, závery získané pri štúdiu kvapôčkových kvapalín možno rozšíriť na plyny iba vtedy, ak sú v medziach uvažovaného javu zmeny tlaku a teploty nevýznamné. . Keď sa plyny pohybujú vysokou rýchlosťou, môžu nastať výrazné tlakové rozdiely, ktoré spôsobujú výraznú zmenu hustoty plynov. Vzťah medzi rýchlosťou pohybu tekutiny a rýchlosťou zvuku v nej umožňuje posúdiť potrebu zohľadniť stlačiteľnosť v každom konkrétnom prípade. V praxi môže byť plyn odoberaný nestlačiteľný rýchlosťou nepresahujúcou 100 m / s. Viskozita kvapalín. Viskozita je vlastnosťou tekutín odolávať šmyku. Všetky skutočné tekutiny majú určitú viskozitu, ktorá sa prejavuje vo forme vnútorného trenia pri relatívnom pohybe susedných častíc tekutiny. Spolu s ľahko pohyblivými kvapalinami (napríklad voda, vzduch) existujú veľmi viskózne kvapaliny, ktorých odolnosť voči strihu je veľmi významná (glycerín, ťažké oleje atď.). Viskozita teda charakterizuje stupeň tekutosti kvapaliny alebo pohyblivosť jej častíc. Nechajte kvapalinu prúdiť pozdĺž plochej steny vo vrstvách rovnobežných s ňou (obr. 2), ako je to pozorované pri laminárnom pohybe. Brzdným účinkom steny sa budú vrstvy kvapaliny pohybovať c rôzne rýchlosti, ktorých hodnoty sa zvyšujú so vzdialenosťou od steny.

Ryža. 2 Rozdelenie rýchlosti pre prúdenie tekutiny pozdĺž pevnej steny

Zvážte dve vrstvy tekutiny pohybujúce sa na diaľku Δy od seba. Vrstva A sa pohybuje rýchlosťou u , vrstva V - s rýchlosťou u + Δu ... V dôsledku rozdielu rýchlostí za jednotku času sa vrstva V je posunutá vzhľadom k vrstve A o určitú hodnotu Δ u ... Veľkosť Δ u je absolútny posun vrstvy A pozdĺž vrstvy B a Δ u r existuje rýchlostný gradient (relatívny posun). Tangenciálne napätie (trecia sila na jednotku plochy) vyskytujúce sa počas tohto pohybu bude označené. Potom, podobne ako jav šmyku v pevných látkach, dostaneme nasledujúci vzťah medzi napätím a deformáciou:

(17)

Alebo, ak sú vrstvy nekonečne blízko seba,

(18)

Veľkosť µ , ktorý je podobný šmykovému koeficientu v tuhých látkach a charakterizuje šmykovú odolnosť kvapaliny, sa nazýva dynamický alebo absolútne viskozita... Newton má prvý údaj o existencii vzťahu (18), a preto sa nazýva Newtonov zákon trenia. V medzinárodný systém jednotiek dynamická viskozita sa vyjadruje v H ∙ s / m 2 alebo Pa ∙ s. V technickej sústave jednotiek má dynamická viskozita rozmer kgf ∙ s ∙ m -2. V systéme CGS sa poise (P) berie ako jednotka dynamickej viskozity na pamiatku francúzskeho lekára Poiseuille, ktorý skúmal zákony prietoku krvi v cievach ľudského tela, rovnajúcej sa 1 g ∙ cm -1 ∙ s-1; 1 Pa ∙ s = 0,102 kgf ∙ s / m 2 = 10 P. Viskozita kvapalín veľmi závisí od teploty; zároveň s rastúcou teplotou klesá viskozita kvapôčok kvapalín a zvyšuje sa viskozita plynov. Je to spôsobené tým, že povaha viskozity kvapalín a plynov je odlišná. V plynoch priemerná rýchlosť(intenzita) tepelný pohyb molekuly s rastúcou teplotou stúpa, preto sa zvyšuje viskozita. V kvapôčkových kvapalinách sa molekuly nemôžu pohybovať, ako v plyne, vo všetkých smeroch; môžu vibrovať iba v blízkosti svojej priemernej polohy. So zvyšovaním teploty sa zvyšujú priemerné rýchlosti vibračných pohybov molekúl, vďaka čomu sa ľahšie prekonávajú väzby, ktoré ich držia, a kvapalina získava väčšiu pohyblivosť (jej viskozita klesá). Takže pre čistotu sladká voda závislosť dynamickej viskozity od teploty je určená Poiseuillovým vzorcom:

(19)

Kde µ - absolútna (dynamická) viskozita kvapaliny v P; t - teplota v ° C. So zvýšením teploty od 0 do 100 ° C sa viskozita vody zníži takmer 7-krát (pozri tabuľku 6). Pri teplote 20 °C je dynamická viskozita vody 0,001 Pa ∙ s = 0,01 P. Voda patrí k najmenej viskóznym kvapalinám. Len málo kvapalín v praxi (napríklad éter a alkohol) má o niečo nižšiu viskozitu ako voda. Najnižšiu viskozitu má kvapalný oxid uhličitý(50-krát nižšia ako viskozita vody). Všetky tekuté oleje majú výrazne vyššiu viskozitu ako voda (ricínový olej má pri 20 °C viskozitu 1000-krát vyššiu ako voda pri rovnakej teplote). B stôl. 1.7 sú uvedené hodnoty viskozity niektorých kvapalín.

Tabuľka 7

Kinematická a dynamická viskozita kvapiek kvapalín (pri t = 20 °C)

Kvapalina

ν ∙ 10 4, m 2 / s

Čerstvá voda

Bezvodý glycerín

Petrolej (pri 15 ° C)

Benzín (pri 15 °C)

Ricínový olej

Minerálny olej

Olej pri 15°C

Bezvodý etylalkohol

Na určenie hodnoty dynamickej viskozity vzduchu v systéme MKGSS sa používa vzorec Millikan:

To dáva pri t = 15 ° С = 1,82 ∙ 10 -6 kgf ∙ s / m 2 (~ 1,82 ∙ 10 -5 Pa ∙ s). Dynamická viskozita iných plynov je približne rovnakého rádu. Spolu s konceptom absolútnej alebo dynamickej viskozity v hydraulike, koncept Kinematická viskozita; čo je pomer absolútnej viskozity k hustote kvapaliny:

(21)

Táto viskozita je pomenovaná kinematické, keďže v jej dimenzii nie sú žiadne jednotky sily. Vskutku, nahradenie dimenzie µ a ρ , dostaneme [ v]=[L 2 /T]. V medzinárodnom systéme jednotiek sa kinematická viskozita meria v m 2 / s; jednotka na meranie Kinematická viskozita v systéme CGS je Stokes (na počesť anglického fyzika Stokesa): 1 St = 1 cm 2 / s = 10 -4 m 2 / s. Stokesova časť sa nazýva centistokes (cSt): 1 m 2 / s = 1 ∙ 10 4 St = 1 ∙ 10 6 cSt. Tabuľka 7 sú znázornené číselné hodnoty kinematickej viskozity kvapiek kvapalín, obr. 3 - závislosť kinematickej viskozity vody a priemyselného oleja od teploty. Pre predbežné výpočty hodnota kinematickej viskozity vody v možno odobrať rovných 0,01 cm 2 / s = 1,10 –6 m 2 / s, čo zodpovedá teplote 20 ° C.

Ryža. 3 Závislosť kinematickej viskozity vody a oleja od teploty

Kinematická viskozita kvapôčok kvapalín pri tlakoch zistených vo väčšine prípadov v praxi (do 200 atm) veľmi málo závisí od tlaku a táto zmena sa v konvenčných hydraulických výpočtoch zanedbáva. Kinematická viskozita plynov závisí od teploty aj tlaku, pričom sa zvyšuje so zvyšujúcou sa teplotou a klesá so zvyšujúcim sa tlakom (tabuľka 8). Kinematická viskozita vzduchu pre normálnych podmienkach(teplota 20 ° С, tlak ~ 1 at) v= µ/ ρ = 1,57 ∙ 10 -5 m 2 / s, t.j. asi 15-krát viac ako pri vode s rovnakou teplotou. To sa vysvetľuje skutočnosťou, že menovateľ výrazu pre kinematickú viskozitu (21) zahŕňa hustotu, ktorá je oveľa menšia pre plyny ako pre kvapôčkové kvapaliny. Na výpočet kinematickej viskozity vzduchu pri rôznych teplotách a tlakoch môžete použiť graf (obr. 4).

Tabuľka 1.8

Hodnoty kinematickej ν a špecifickej plynovej konštanty K pre niektoré plyny

ν ∙ 10 4, m 2 / s pri teplote v ° С

R, J / (kg ∙ K)

Federálne zákony Ruská federácia: „O školstve“ (z 10. júla 1992, č. 3266-1) a „O vyššom a nadstavbovom odbornom vzdelávaní“ (z 22. augusta 1996, č. 125-FZ);

  • Základný vzdelávací program vyššieho odborného vzdelávania Smer prípravy 270800 Stavebníctvo (1)

    Základný vzdelávací program

    1.1. Cieľom (poslaním) OOP je vychovať konkurencieschopného odborníka, ktorý je pripravený pracovať v oblastiach súvisiacich so zabezpečovaním stavebníctva, ako aj schopný ďalšieho odborného sebazdokonaľovania a tvorivého rozvoja.

  • Väzby medzi časticami kvapaliny, ako vieme, sú slabšie ako medzi molekulami v pevnej látke. Preto by sa malo očakávať, že pri rovnakom zahrievaní sa kvapaliny rozťahujú vo väčšej miere ako pevné látky. To je skutočne potvrdené skúsenosťami.

    Banku s úzkym a dlhým hrdlom naplňte do polovice hrdla tónovanou kvapalinou (vodou alebo lepšie petrolejom) a označte hladinu kvapaliny gumeným krúžkom. Potom banku položíme do nádoby s horúcou vodou. Najprv bude vidieť pokles hladiny kvapaliny v hrdle banky a potom hladina začne stúpať a výrazne stúpať nad počiatočnú. Je to spôsobené tým, že najskôr sa nádoba zahrieva a zväčšuje sa jej objem. To spôsobí pokles hladiny kvapaliny. Potom sa kvapalina zahrieva. Roztiahnutím sa nielen vyplní zväčšený objem nádoby, ale tento objem aj výrazne prevyšuje. V dôsledku toho kvapaliny expandujú vo väčšej miere ako pevné látky.

    Teplotné koeficienty objemovej rozťažnosti kvapalín sú oveľa vyššie ako koeficienty objemovej rozťažnosti pevných látok; môžu dosiahnuť hodnoty 10 -3 K -1.

    Kvapalinu nie je možné ohriať bez ohrevu nádoby, v ktorej sa nachádza. Preto nemôžeme pozorovať skutočnú expanziu kvapaliny v nádobe, pretože expanzia nádoby podceňuje zdanlivý nárast objemu kvapaliny. Koeficient objemovej rozťažnosti skla a iných pevných látok je však zvyčajne oveľa menší ako koeficient objemovej rozťažnosti kvapaliny a pri nie príliš presných meraniach možno zväčšenie objemu nádoby zanedbať.

    Vlastnosti expanzie vody

    Najbežnejšia kvapalina na Zemi - voda - má špeciálne vlastnosti, ktoré ju odlišujú od iných kvapalín. Vo vode sa pri zahriatí z 0 na 4 °C objem nezväčšuje, ale zmenšuje. Až pri 4 ° C sa objem vody začne pri zahrievaní zväčšovať. Pri 4°C je teda objem vody minimálny a hustota maximálna *. Obrázok 9.4 ukazuje približnú závislosť hustoty vody od teploty.

    * Tieto údaje sa vzťahujú na čerstvú (chemicky čistú) vodu. Mať morská voda Najvyššia hustota sa pozoruje pri asi 3 ° C.

    Poznamenaná špeciálna vlastnosť vody má veľký vplyv na charakter výmeny tepla vo vodných útvaroch. Keď sa voda ochladí, hustota horných vrstiev sa najprv zvýši a tie klesnú. Ale potom, čo vzduch dosiahne teplotu 4 ° C, ďalšie ochladzovanie už znižuje hustotu a na povrchu zostávajú studené vrstvy vody. Výsledkom je, že v hlbokých vodných útvaroch má voda aj pri veľmi nízkych teplotách vzduchu teplotu okolo 4 °C.

    Objem kvapalín a pevných látok sa zvyšuje priamo úmerne so stúpajúcou teplotou. V blízkosti vody sa nachádza anomália: jej hustota je maximálna pri 4 °C.

    § 9.4. Účtovanie a využitie tepelnej rozťažnosti telies v technológii

    Lineárne rozmery a objemy telies sa síce so zmenou teploty menia len málo, no napriek tomu treba s touto zmenou v praxi často počítať; zároveň je tento jav široko používaný v každodennom živote a technológiách.

    Berúc do úvahy tepelnú rozťažnosť telies

    Zmena veľkosti pevných látok v dôsledku tepelnej rozťažnosti vedie k vzniku obrovských elastických síl, ak iné telesá bránia tejto zmene veľkosti. Napríklad oceľový mostný nosník s prierezom 100 cm 2 pri zahriatí z -40 °C v zime na +40 °C v lete, ak podpery bránia jeho predĺženiu, vytvára tlak na podpery (napätie) nahor. do 1,6 10 8 Pa, teda na podperách so silou 1,6 10 6 N.

    Uvedené hodnoty možno získať z Hookovho zákona a vzorca (9.2.1) pre tepelnú rozťažnosť telies.

    Podľa Hookovho zákona mechanické namáhanie
    ,kde
    - pomerné predĺženie, a E- Youngov modul. Podľa (9.2.1)
    ... Dosadením tejto hodnoty relatívneho predĺženia do vzorca pre Hookov zákon dostaneme

    (9.4.1)

    Oceľ má Youngov modul E= 2,1 10 11 Pa, teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti α 1 = 910-6 K-1. Dosadením týchto údajov do výrazu (9.4.1) dostaneme údaj Δ t = 80 ° C mechanické napätie σ = 1,6 10 8 Pa.

    Pretože S = 10 -2 m 2, potom sila F = σS = 1,6 10 6 N.

    Na demonštráciu síl, ktoré vznikajú pri ochladzovaní kovovej tyče, je možné vykonať nasledujúci experiment. Nahrejeme železnú tyč s otvorom na konci, do ktorého sa vloží liatinová tyč (obrázok 9.5). Potom túto tyč vložíme do masívneho kovového stojana s drážkami. Pri ochladzovaní sa tyč sťahuje a vznikajú v nej také silné elastické sily, že sa liatinová tyč zlomí.

    Pri návrhu mnohých konštrukcií je potrebné brať do úvahy tepelnú rozťažnosť telies. Je potrebné dbať na to, aby sa telesá mohli voľne rozťahovať alebo sťahovať pri zmene teploty.

    Napríklad nie je možné pevne ťahať telegrafné drôty, ako aj drôty elektrického vedenia (elektrické vedenia) medzi podperami. V lete je priehyb drôtov výrazne väčší ako v zime.

    Kovové parovody, ako aj potrubia na ohrev vody, musia byť vybavené ohybmi (kompenzátormi) vo forme slučiek (obr. 9.6).

    Pri nerovnomernom zahrievaní homogénneho telesa môžu vzniknúť vnútorné napätia. Napríklad sklenená fľaša alebo hrubé sklo môže prasknúť, ak sa do nej naleje horúca voda. V prvom rade sa ohrievajú vnútorné časti nádoby, ktoré prichádzajú do styku s horúcou vodou. Rozširujú sa a vyvíjajú silný tlak na vonkajšie studené časti. Preto môže dôjsť k zničeniu nádoby. Tenké sklo nepraskne, keď sa doň naleje horúca voda, pretože jeho vnútorná a vonkajšia časť sa zahrievajú rovnako rýchlo.

    Kremenné sklo má veľmi nízky teplotný koeficient lineárnej rozťažnosti. Takéto sklo odoláva bez praskania nerovnomernému zahrievaniu alebo ochladzovaniu. Napríklad studená voda sa môže naliať do rozžeravenej banky z kremenného skla, zatiaľ čo bežná sklenená banka počas tohto experimentu praskne.

    Rôzne materiály, ktoré sa periodicky zahrievajú a ochladzujú, by sa mali spájať len vtedy, keď sa ich rozmery menia rovnako so zmenami teploty. Toto je obzvlášť dôležité pre veľké veľkosti produktov. Takže napríklad železo a betón sa pri zahrievaní rozťahujú rovnakým spôsobom. Preto sa rozšíril železobetón - tvrdený betónový roztok naliaty do oceľovej mriežky - výstuž (obrázok 9.7). Ak by železo a betón expandovali rôznymi spôsobmi, potom by sa v dôsledku denných a ročných teplotných výkyvov železobetónová konštrukcia čoskoro zrútila.

    Ešte pár príkladov. Kovové vodiče zaletované do sklenených valcov elektrických lámp a rádiových trubíc sú vyrobené zo zliatiny (železo a nikel), ktorá má rovnaký koeficient rozťažnosti ako sklo, inak by sklo pri zahriatí kovu praskalo. Smalt použitý na pokrytie riadu a kov, z ktorého je riad vyrobený, musia mať rovnaký koeficient lineárnej rozťažnosti. V opačnom prípade smalt praskne, keď sa ním pokrytý riad zahrieva a chladí.

    Značné sily sa môžu vyvinúť aj v kvapaline, ak sa zahrieva v uzavretej nádobe, ktorá kvapaline neumožňuje expandovať. Tieto sily môžu viesť k zničeniu ciev, ktoré obsahujú tekutinu. Preto treba počítať aj s touto vlastnosťou kvapaliny. Napríklad teplovodné potrubné systémy sú vždy vybavené expanznou nádobou pripojenou k hornej časti systému a komunikujúcou s atmosférou. Pri ohrievaní vody v potrubnom systéme prechádza malá časť vody do expanznej nádoby, čím sa eliminuje namáhavý stav vody a potrubia. Z rovnakého dôvodu má olejom chladený výkonový transformátor v hornej časti olejový konzervátor. Keď teplota stúpa, hladina oleja v nádrži stúpa a keď sa olej ochladí, klesá.

    Podobne ako pri teplotnom koeficiente lineárnej rozťažnosti je možné zadať a použiť teplotný koeficient objemovej rozťažnosti, ktorý je charakteristický pre zmenu objemu telesa pri zmene jeho teploty. Empiricky sa zistilo, že zvýšenie objemu v tomto prípade možno považovať za úmerné zmene teploty, ak sa nezmení o veľmi veľké množstvo. Koeficient objemovej expanzie môže byť označený rôznymi spôsobmi, neexistuje žiadne označenie. Často sa vyskytuje označenie:

    DEFINÍCIA

    Označme objem telesa pri počiatočnej teplote (t) ako V, objem telesa pri konečnej teplote, as, objem telesa pri teplote, as, potom koeficient objemovej expanzie definujeme vo forme vzorca:

    Pevné látky a kvapaliny s rastúcou teplotou mierne zväčšujú svoj objem, preto sa takzvaný "normálny objem" () pri teplote výrazne nelíši od objemu pri inej teplote. Preto sa vo výraze (1) nahrádza V a ukazuje sa:

    Treba poznamenať, že pre plyny je tepelná rozťažnosť iná a nahradenie "normálneho" objemu V je možné len pre malé teplotné rozsahy.

    Objemová expanzia a objem tela

    Pomocou koeficientu objemovej expanzie môžete napísať vzorec, ktorý vám umožní vypočítať objem telesa, ak je známy počiatočný objem a prírastok teploty:

    kde . Výraz () sa nazýva binóm objemovej expanzie.

    Tepelná rozťažnosť pevný spojené s anharmonicitou tepelných vibrácií častíc, ktoré tvoria kryštálovú mriežku telesa. V dôsledku týchto výkyvov sa so zvyšovaním telesnej teploty zväčšuje rovnovážna vzdialenosť medzi susednými časticami tohto telesa.

    Objemový koeficient rozťažnosti a hustota hmoty

    Ak pri konštantnej hmotnosti dôjde k zmene objemu tela, vedie to k zmene hustoty jeho látky:

    kde je počiatočná hustota, je hustota látky pri novej teplote. Keďže hodnota, výraz (4) sa niekedy píše ako:

    Vzorce (3) - (5) je možné použiť, keď sa telo zahrieva a keď sa ochladí.

    Vzťah medzi objemovými a lineárnymi koeficientmi tepelnej rozťažnosti

    Jednotky

    Základná jednotka merania SI pre koeficient tepelnej rozťažnosti je:

    Príklady riešenia problémov

    PRÍKLAD 1

    Cvičenie Aký tlak ukazuje ortuťový barometer, ktorý je v miestnosti, ak je teplota v miestnosti konštantná a rovná sa t = 37 o С Koeficient objemovej rozťažnosti ortuti je rovný Rozťažnosť skla možno zanedbať. .
    Riešenie Skutočný objem ortuti v barometri bude hodnota V, ktorú možno nájsť v súlade s výrazom:

    kde je normálny objem ortuti atmosferický tlak a teplotu.

    Pretože sa teplota v miestnosti nemení, môžete použiť Boyleov - Mariottov zákon a zapísať si, že:

    Poďme cez výpočty:

    Odpoveď Pa

    PRÍKLAD 2

    Cvičenie Aký je rozdiel v hladinách kvapaliny v dvoch identických komunikačných trubiciach, ak má ľavá trubica konštantnú teplotu a pravá nadpis = "(! LANG: Rendered by QuickLaTeX.com" height="18" width="66" style="vertical-align: -4px;">). Высота жидкости в левой трубке равна (рис.1). Коэффициент объемного расширения жидкости равен . Расширение стекла моно не учитывать.!}

    Tepelná rozťažnosť kvapaliny spočíva v tom, že pri zmene teploty môže meniť svoj objem. Táto vlastnosť sa vyznačuje t teplotný koeficient objemovej rozťažnosti , ktorá predstavuje relatívnu zmenu objemu kvapaliny pri zmene teploty o jednu jednotku (o 1 o C) a pri konštantnom tlaku:

    Analogicky s vlastnosťou stlačiteľnosti kvapaliny môžeme písať

    alebo cez hustotu

    Zmena objemu so zmenou teploty nastáva v dôsledku zmeny hustoty.

    Pre väčšinu kvapalín koeficient t klesá so zvyšujúcim sa tlakom. Koeficient t s poklesom hustoty ropných produktov z 920 predtým 700 kg/m 3 zvyšuje z 0,0006 predtým 0,0008 ; pre pracovné kvapaliny hydraulických systémov t zvyčajne sa berú ako teplotne nezávislé. Pre tieto kvapaliny zvýšenie tlaku z atmosférického na 60 MPa vedie k rastu t o 10 – 20 % ... Navyše, čím vyššia je teplota pracovnej tekutiny, tým väčší je nárast t ... Pre vodu so zvyšujúcim sa tlakom pri teplotách až 50 O C t rastie a pri teplotách nad 50 O C klesá.

    Rozpúšťanie plynov

    Rozpúšťanie plynov - schopnosť kvapaliny absorbovať (rozpúšťať) plyny v kontakte s ňou. Všetky kvapaliny absorbujú a rozpúšťajú plyny do jedného alebo druhého stupňa. Táto vlastnosť sa vyznačuje koeficient rozpustnosti k R .

    E Ak je v uzavretej nádobe kvapalina v kontakte s plynom pod tlakom P 1 , potom sa plyn začne rozpúšťať v kvapaline. Po určitej dobe

    dôjde k nasýteniu kvapaliny plynom a zmení sa tlak v nádobe. Koeficient rozpustnosti súvisí so zmenou tlaku v nádobe s objemom rozpusteného plynu a objemom kvapaliny nasledovne

    kde V G - objem rozpusteného plynu za normálnych podmienok,

    V f - objem kvapaliny,

    P 1 a P 2 - počiatočný a konečný tlak plynu.

    Koeficient rozpustnosti závisí od typu kvapaliny, plynu a teploty.

    Pri teplote 20 ºС a atmosferický tlak vo vode obsahuje asi 1,6% rozpustený vzduch podľa objemu ( k p = 0,016 ). So zvýšením teploty od 0 predtým 30 ºС koeficient rozpustnosti vzduchu vo vode klesá. Koeficient rozpustnosti vzduchu v olejoch pri teplote 20 ºС rovná sa približne 0,08 – 0,1 ... Kyslík je rozpustnejší ako vzduch, preto je obsah kyslíka vo vzduchu rozpustený v kvapaline približne 50% vyššia ako atmosférická. S poklesom tlaku sa z kvapaliny uvoľňuje plyn. Vývoj plynu je intenzívnejší ako rozpúšťanie.

    Vriaci

    Var je schopnosť kvapaliny prejsť do plynného skupenstva. Inak sa táto vlastnosť kvapalín tzv volatilita .

    Kvapalina môže byť privedená do varu zvýšením teploty na hodnoty vyššie ako je bod varu pri danom tlaku alebo znížením tlaku na hodnoty nižšie ako je tlak nasýtené pary p np kvapalina pri danej teplote. Tvorba bublín pri znížení tlaku na tlak nasýtených pár sa nazýva studený var.

    Kvapalina, z ktorej bol odstránený plyn v nej rozpustený, sa nazýva odplynená. V takejto kvapaline k varu nedochádza ani pri teplote vyššej ako je bod varu pri danom tlaku.