工程力學(xué)第1章液體的主要物理性質(zhì)

1、,1 液體的主要物理性質(zhì),,,,,,,,,流體,,固體,液體,氣體,,物質(zhì),,,,,,,,,分子間距相當(dāng)微小 現(xiàn)代物理學(xué)指出，常溫下，每立方厘米水中，約含3×1022個(gè)分子，相鄰分子間距約3×10－8cm?？梢?jiàn)，分子間距相當(dāng)微小，在很小體積中，包含難以計(jì)數(shù)的分子。,,,,,,,,,水力學(xué)中，把液體當(dāng)作連續(xù)介質(zhì) 假設(shè)液體是一種連續(xù)充滿其所占據(jù)空間的連續(xù)體。,,,,,,,,,水力學(xué)所研究的液體是連續(xù)

2、介質(zhì)的連續(xù)流動(dòng),,,,,,,,,連續(xù)介質(zhì)的概念 由瑞士學(xué)者歐拉（Euler）1753年首先建立，這一假定在流體力學(xué)發(fā)展上起到了巨大作用。,,,,,,,,,如果液體視為連續(xù)介質(zhì)，則液體中一切物理量（如速度、壓強(qiáng)和密度等）可視為空間（液體所占據(jù)空間）坐標(biāo)和時(shí)間的連續(xù)函數(shù)。 研究液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，可利用連續(xù)函數(shù)分析方法。,,,,,,,,研究液體運(yùn)動(dòng)時(shí)，可利用連續(xù)函數(shù)分析方法。,,,,,,,,,特殊問(wèn)題： 水流摻

3、氣 空化水流 液體是不連續(xù)的,,,,,,,,,若已知均質(zhì)液體密度和體積，則該液體質(zhì)量為,,不同液體重度是不同的,同一種液體重度隨溫度和承受壓強(qiáng)而變化,但隨溫度和壓強(qiáng)的變化甚微，一般工程上視為常數(shù)。,γ ＝ 9800（N·m-3 ）＝9.8（kN·m-3）,取一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下的溫度為4°c蒸餾水計(jì)算，則,水的重度（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下） 隨溫度變化,,,,,,,,,表0-1 幾種常見(jiàn)的液

4、體的重度（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下）,,,,,,,,,,,,,2．牛頓內(nèi)摩擦定律,寫(xiě)成等式則為,牛頓內(nèi)摩擦定律,式中，μ為液體的動(dòng)力粘滯系數(shù),τ為切應(yīng)力，方向與作用面平行,指向相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向相反,流速分布曲線,,泥漿，血液等,尼龍，橡膠的溶液,生面團(tuán)，濃淀粉等,液體的變形,下面證明液體的流速梯度即為液體的剪切變形速度,圖 微元水體運(yùn)動(dòng)的示意,故,（0-8）,同一種液體中， 粘滯系數(shù)( μ ν ) 隨壓力和溫度變化， 但是隨

5、壓力變化甚微，對(duì)溫度變化較為敏感。,,,,,,,,,,,,,,例如，在溫度 t = 20℃，K＝2.10×106（kN·m-2），即每增加一個(gè)大氣壓，水的體積相對(duì)壓縮量?jī)H兩萬(wàn)分之一。,液體是不可壓縮,特殊問(wèn)題必須考慮液體壓縮性例如，電站出現(xiàn)事故，突然關(guān)閉電站進(jìn)水閥門(mén)，則進(jìn)水管中壓力突然升高，液體受到壓縮， 產(chǎn)生的彈性力對(duì)運(yùn)動(dòng)的影響不能忽視。,,,,,,,,,一個(gè)試驗(yàn)可以證明，表面張力的存在,,盛有

6、黑顏液體的容器,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,0-5 作用于液體上的力,1. 表面力,作用于液體表面，并與作用面的表面積成正比的力為表面力。例如，壓力，粘滯力等。,1. 表面力,表面力的大小可用總作用力表示，也常用單位面積上所受的表面力表示（即應(yīng)力）。若表面力和作用面垂直，此切應(yīng)力稱(chēng)為壓應(yīng)力或壓強(qiáng)，若表面力和作用面平行，則此應(yīng)力稱(chēng)為切應(yīng)力。,2 質(zhì)量力,作用于也液體每一部分質(zhì)量上，其大小和液體的質(zhì)