Charakterystyka płynu, właściwości, typy, przykłady

Płyny Są to ciągłe środki, których cząsteczki nie są tak powiązane jak w stałych, a zatem mają większą mobilność. Zarówno ciecze, jak i gazy są płynne, a niektóre, takie jak powietrze i woda, mają niezbędne znaczenie, ponieważ są niezbędne do utrzymania życia.

Przykładami płynów są woda, zbędny hel lub w osoczu krwi. Istnieją materiały, które wydają się solidne, ale mimo to wykazują cechy, które płyny mają, na przykład smoła. Połączenie cegły na dużym kawałku smoły.

Woda jest przykładem płynu

Niektóre tworzywa sztuczne wydają się również solidne, ale w rzeczywistości są płynne o bardzo wysokiej lepkości, zdolne do bardzo powolnego przepływu.

[TOC]

Charakterystyka płynu

Płyny charakteryzują się głównie przez:

-Mają większy rozdział między jego cząsteczkami w porównaniu z ciałami stałymi. W przypadku cieczy cząsteczki nadal utrzymują pewną spójność, podczas gdy w gazach oddziałują znacznie mniej.

Cząsteczki wody, płyn, w stanie ciekłym w porównaniu do lodu i pary wodnej

-Przepływ lub drenaż, gdy wycinanie na nich naprężeń działają. Płyny nie opierają się wysiłków, dlatego są one ciągłe i trwale deformowane po zastosowaniu.

-Dostosuj się do kształtu pojemnika, który je zawiera, a jeśli są to gazy, natychmiast się rozszerzają, aż pokrywają całą objętość tego samego. Ponadto, jeśli mogą, cząsteczki szybko uciekają przed pojemnikiem.

-Gazy są łatwo ściśliwe, to znaczy ich objętości można łatwo zmienić. Z drugiej strony, aby zmodyfikować objętość cieczy, potrzebny jest większy wysiłek, więc są one uważane za nieściśliwych w szerokim zakresie ciśnień i temperatur.

-Ciecze mają płaską wolną powierzchnię, gdy działanie na nich ciśnienie jest stałe. Na przykład przy ciśnieniu atmosferycznym powierzchnia jeziora bez fali jest płaska.

Powietrze i woda: niezbędne płyny na całe życie. Źródło: Pixabay.

Właściwości płynów

Makroskopowe zachowanie płynu jest opisane przez kilka pojęć, które są głównymi: gęstość, masa specyficzna, gęstość względna, ciśnienie, ściśliwość i moduł lepkości. Zobaczmy, co składa się na krótko.

Gęstość

W ciągłym medium jako płyn nie jest łatwy.

Gęstość jest definiowana jako iloraz między masą a objętością. Oznaczanie gęstości greckich tekstów ρ, masa M i tom V:

Może ci służyć: filtracja

ρ = m/v

Gdy gęstość zmienia się od jednego punktu do drugiego płynu, wyrażenie jest używane:

ρ = DM/DV

W międzynarodowym systemie jednostek gęstość jest mierzona w kg/m³.

Gęstość dowolnej substancji w ogóle nie jest stała. Wszystko podczas ocieplenia doświadcz rozszerzenia, z wyjątkiem wody, która rozszerza się podczas zamrażania.

Jednak w cieczach gęstość pozostaje prawie stała w szerokim zakresie ciśnień i temperatur, chociaż gazy łatwiej doświadczają zmian, ponieważ są bardziej ściśliwe.

Dokładna waga

Waga specyficzna jest zdefiniowana jako stosunek między wielkością masy a objętością. Dlatego jest to związane z gęstością, ponieważ wielkość masy wynosi mg. Oznaczając określoną wagę grecką literą γ, masz:

γ = mg / v

Specyficzną jednostką wagową w międzynarodowym systemie jednostek jest Newton/M³ A pod względem gęstości konkretna waga można wyrazić w następujący sposób:

γ = ρg

Gęstość względna

Woda i powietrze są najważniejszymi płynami na całe życie, więc służą one jako wzorzec porównywania dla innych.

W płynach gęstość względna definiuje się jako stosunek między masą porcji płynu a masą równej objętości wody (destylowanej) do 4 ° C i 1 atmosfera ciśnienia.

W praktyce iloraz między płynem a gęstością wody jest obliczany w tych warunkach (1 g/cm³ lub 1000 kg/m³) Dlatego gęstość względna jest bezwymiarową ilością.

Jest oznaczony jako ρ_R lub sg dla akronimu w języku angielskim Środek ciężkości, która tłumaczy się jako grawitacja właściwa, inna nazwa, w której znana jest gęstość względna:

SG = ρ_biegły / ρ_woda

Na przykład substancja z SG = 2.5 to 2.5 razy cięższy niż woda.

W gazach gęstość względna jest zdefiniowana w ten sam sposób, ale zamiast używać wody jako odniesienia, stosuje się gęstość powietrza równa 1 225 kg/m³ w 1 ciśnieniu atmosfery i 15 ° C.

Ciśnienie

Płyn składa się z niezliczonych cząstek w stałym ruchu, zdolnym do wywierania siły na powierzchni, na przykład zawierającej je pojemnika. Średnie ciśnienie P wywierane przez płyn na dowolnym płaskim obszarze A jest zdefiniowane przez iloraz:

P = f_┴/DO

Gdzie f_┴ Jest to prostopadły składnik siły, dlatego ciśnienie jest wielkością skalarną.

Może ci służyć: oddział laboratoryjny

Jeśli siła nie jest stała lub powierzchnia nie jest płaska, wówczas ciśnienie jest zdefiniowane przez:

P = df/da

Sama jednostka ciśnieniowa to Newton/m², Nazywany Pascal i skrócone PA, na cześć francuskiego fizyka Blaise Pascal.

Jednak w praktyce stosuje się wiele innych jednostek, albo z przyczyn historycznych, geograficznych, albo zgodnie z dziedziną studiów. Brytyjskie jednostki systemowe lub imperialne są bardzo często używane w krajach schodzących w języku angielskim. Dla presji w tym systemie psi o Waga Force/cal².

Ściśliwość

Gdy porcja płynów jest poddawana wysiłku objętościowym, w pewnym stopniu maleje. Ten spadek jest proporcjonalny do podjętych wysiłków, a stała proporcjonalności jest Moduł ściśliwości Lub po prostu ściśliwość.

Jeśli B jest modułem ściśliwości, δp Zmiana ciśnienia i δv/v Zmiana jednostki objętości, to matematycznie:

B = δp / (δv / v)

Jednolitowa zmiana objętości jest bezwymiarowa, ponieważ jest to iloraz między dwoma tomami. W ten sposób ściśliwość ma takie same jednostki ciśnieniowe.

Jak stwierdzono na początku, gazy są łatwo ściśliwymi płynami, jednak ciecze nie mają one modułów ściśliwości porównywalnych z modułami ciał stałych.

Breja

Płyn ruchowy może być modelowany cienkimi warstwami, które poruszają się w stosunku do siebie. Lepkość to wcieranie między nimi.

Aby wydrukować ruch do płynu, do cięcia (niezbyt duża) stosuje się do odcinka, tarcie między warstwami uniemożliwia zakłócenie osiągnięcia najgłębszych warstw.

W tym modelu, jeśli siła dotyczy powierzchni płynu, prędkość maleje liniowo w dolnych warstwach, aż zostanie anulowana na dole, gdzie płyn ma kontakt z spoczynkową powierzchnią pojemnika, który go zawiera.

Eksperymentalne określenie lepkości. Płyn porusza się wewnątrz dwóch powierzchni, góra jest mobilna, a poniższe jest ustalone. Źródło: Wikimedia Commons.

Matematycznie wyraża się to, mówiąc, że wielkość wysiłku cięcia τ jest proporcjonalna do zmiany prędkości z głębokością, która jest oznaczona jako δv/ δy. Stałą proporcjonalności jest lepkość dynamiczna μ płynu:

τ = μ (δv/ δy)

To wyrażenie jest znane jako prawo lepkości i płynów Newtona, które podążają za nim (niektóre nie przestrzegają tego modelu) nazywane są płynami Newtonian.

W systemie międzynarodowym dynamiczne jednostki lepkości to PA. S, ale jest powszechnie używany opanowanie, skrócony P, równoważny 0.1 Pa.S.

Może ci służyć: biogenetyka: historia, jakie badania, podstawowe pojęcia

Klasyfikacja: rodzaje płynów

Płyny są klasyfikowane przez przestrzeganie różnych kryteriów, obecność lub brak tarcia jest jednym z nich:

Idealne płyny

Jego gęstość jest stała, jest nieściśliwa, a lepkość jest zerowa. Jest to również irotacyjne, to znaczy nie tworzą trąby powietrznej w środku. I wreszcie jest stacjonarny, co oznacza, że ​​wszystkie cząstki płynu, które przechodzą przez określony punkt, mają tę samą prędkość

Prawdziwe płyny

W warstwach rzeczywistych płynów znajdują się tarcie, a zatem lepkość, mogą być również ściśliwe, chociaż powiedzieliśmy, że ciecze są niezmienne w szerokim zakresie ciśnień i temperatur.

Kolejne kryterium określa, że ​​płynami mogą być newtonowskie i nie -newtoniści, zgodnie z modelem lepkości, którą przestrzegają:

Płyny Newtona

Spełniają prawo lepkości Newtona:

τ = μ (δv/ δy)

Płyny nienewtonowskie

Nie przestrzegają prawa lepkości Newtona, więc ich zachowanie jest bardziej złożone. Z kolei są klasyfikowane w lepkości płynów Niezależne od czasu i osoby z lepkością Zależny czas, Jeszcze bardziej złożone.

Miód jest przykładem płynu nie -newtonowskiego. Źródło: Pixabay.

Przykłady płynów

Woda

Woda jest płynem newtonowskim, chociaż w pewnych warunkach idealny model płynu bardzo dobrze opisuje jego zachowanie.

Osocze krwi

Jest to dobry przykład płynu nienewtonowskiego niezależnego od czasu, w szczególności pseudoplastycznych płynów, w których lepkość znacznie wzrasta wraz z zastosowanym naprężeniem ścinającym, ale następnie, zwiększając gradient prędkości, przestaje stopniowo rosnąć.

Rtęć

Rtęć w postaci płynnej. Bionerd [CC przez (https: // creativeCommons.Org/licencje/według/3.0)] Jedynym ciekłym metalem w temperaturze pokojowej jest również płyn Newtonian.

Czekolada

Potrzebne jest dużo cięcia, aby ten rodzaj płynu zaczął płynąć. Wtedy lepkość pozostaje stała. Ten rodzaj płynu jest nazywany Bingham Fluid. Dentifrico i niektóre obrazy również należą do tej kategorii.

Asfalt

Jest to płyn używany do utorowania dróg i jako wodoodporność. Ma zachowanie płynu Bingham.

Helio Superfluido

Brakuje mu całkowicie lepkości, ale w temperaturach zbliżonych do absolutnego zera.

Bibliografia

1. Cimbala, c. 2006. Mechanika płynów, podstaw i zastosowań. MC. Graw Hill.
2. Miara lepkości cieczy. Źródło: SC.Ehu.Jest.
3. Mott, r.  2006. Mechanika płynów. 4. Wydanie. Edukacja Pearsona.
4. Wikipedia. Superflualność. Odzyskane z: jest.Wikipedia.org.
5. Zapata, f. Płyny: gęstość, waga specyficzna i ciężar właściwy. Odzyskane z: Francessphysics.Blogspot.com.