De vätskor De är kontinuerliga medier vars molekyler inte är lika bundna som i fasta ämnen och därför har större rörlighet. Både vätskor och gaser är vätskor och en del, såsom luft och vatten, är av avgörande betydelse, eftersom de är nödvändiga för att upprätthålla liv.
Exempel på vätskor är vatten, superfluid helium eller blodplasma. Det finns material som verkar fasta men som ändå uppvisar de egenskaper som vätskor har, till exempel tjära. Genom att placera en tegelsten på en stor tjärabit observeras att den sjunker lite efter lite tills den når botten.
Vissa plaster verkar också vara fasta, men är faktiskt väldigt mycket viskösa vätskor som kan flyta extremt långsamt..
Artikelindex
Vätskor kännetecknas huvudsakligen av:
-Ha en större åtskillnad mellan dess molekyler jämfört med fasta ämnen. När det gäller vätskor upprätthåller molekylerna fortfarande viss sammanhållning, medan de i gaser interagerar mycket mindre.
-Flöde eller dränering när skjuvkrafter verkar på dem. Vätskor motstår inte stress, därför deformeras de kontinuerligt och permanent när en appliceras på dem.
-Anpassa sig till formen på behållaren som innehåller dem och om det är gaser expanderar de omedelbart tills de täcker hela volymen av samma. Dessutom, om de kan, kommer molekylerna snabbt att fly från behållaren..
-Gaser är lätt komprimerbara, det vill säga, deras volym kan enkelt ändras. Å andra sidan kräver mer ansträngning för att ändra volymen hos en vätska, av denna anledning anses de vara okomprimerbara i ett stort antal tryck och temperaturer.
-Vätskor har en plan fri yta när trycket som verkar på dem är konstant. Vid atmosfärstryck är till exempel ytan på en sjö utan vågor platt.
Vätskans makroskopiska beteende beskrivs av flera begrepp, de viktigaste är: densitet, specifik vikt, relativ densitet, tryck, kompressibilitetsmodul och viskositet. Låt oss se vad var och en består av kort.
I ett kontinuerligt medium, såsom en vätska, är det inte lätt att hålla reda på en enda partikel eller molekyl, så istället för att arbeta med massan av en, föredras det att göra det med densitet, en egenskap som gäller vätskan som en hela..
Densitet definieras som förhållandet mellan massa och volym. Betecknar densiteten med den grekiska bokstaven ρ, massan m och volymen V:
ρ = m / V.
När densiteten varierar från en punkt av vätskan till en annan används uttrycket:
ρ = dm / dV
I det internationella systemet för enheter mäts densiteten i kg / m3.
Densiteten hos något ämne i allmänhet är inte konstant. Allt under uppvärmning genomgår expansion, utom vatten, som expanderar när det är fryst.
I vätskor förblir dock densiteten nästan konstant över ett stort tryck- och temperaturområde, även om gaser lättare upplever variationer eftersom de är mer komprimerbara..
Specifik vikt definieras som kvoten mellan vikten och volymen. Därför är det relaterat till densiteten, eftersom vikten är mg. Med den specifika vikten med den grekiska bokstaven γ har vi:
y = mg / V
Enheten för specifik tyngdkraft i det internationella systemet för enheter är newton / m3 och när det gäller densitet kan den specifika tyngdkraften uttryckas så här:
γ = ρg
Vatten och luft är de viktigaste vätskorna för livet, så de fungerar som ett riktmärke för andra.
I vätskor definieras den relativa densiteten som kvoten mellan massan av en del vätska och massan av en lika stor volym vatten (destillerat) vid 4 ° C och 1 tryckatmosfär.
I praktiken beräknas den genom att göra kvoten mellan vätskans densitet och den för vatten under dessa förhållanden (1 g / cm ^).3 eller 1000 kg / m3), därför är den relativa densiteten en dimensionslös mängd.
Det betecknas som ρr eller sg för Specifik gravitation, som översätts som specifik vikt, ett annat namn för relativ densitet:
sg = ρvätska / ρVatten
Till exempel är ett ämne med sg = 2,5 2,5 gånger tyngre än vatten.
I gaser definieras den relativa densiteten på samma sätt, men istället för att använda vatten som referens används luftens densitet lika med 1225 kg / m.3 vid 1 atmosfärstryck och 15 ºC.
En vätska består av otaliga partiklar i konstant rörelse, som kan utöva kraft på en yta, till exempel den i behållaren som innehåller dem. Medeltrycket P som vätskan utövar på en plan yta av område A definieras genom kvoten:
P = F┴/TILL
Där F┴ är kraftens vinkelräta komponent, därför är tryck en skalär kvantitet.
Om kraften inte är konstant, eller om ytan inte är plan, definieras trycket av:
p = dF / dA
SI-enheten för tryck är newton / mtvå, kallas Pascal och förkortas Pa, till ära för den franska fysikern Blaise Pascal.
I praktiken används emellertid många andra enheter, antingen av historiska eller geografiska skäl eller också enligt studieområdet. Enheter i det brittiska systemet eller det kejserliga systemet används mycket ofta i engelsktalande länder. För trycket i detta system psi eller pund-kraft / tumtvå.
När en del vätska utsätts för en volymspänning minskar den något. Denna minskning är proportionell mot ansträngningen, proportionalitetskonstanten är kompressibilitetsmodul Eller bara kompressibilitet.
Om B är kompressibilitetsmodulen, ΔP tryckförändringen och ΔV / V enhetsvolymförändringen, sedan matematiskt:
B = AP / (AV / V)
Enhetsvolymförändringen är dimensionell, eftersom den är kvoten mellan två volymer. På detta sätt har kompressibilitet samma tryckenheter.
Som det sägs i början är gaser lätt komprimerbara vätskor, medan vätskor inte är, därför har de kompressibilitetsmoduler som är jämförbara med de för fasta ämnen..
En rörlig vätska kan modelleras av tunna skikt som rör sig relativt varandra. Viskositet är den friktion som finns mellan dem.
För att trycka rörelse på vätskan appliceras en skjuvspänning (inte särskilt stor) på en sektion, friktionen mellan skikten förhindrar störningen från att nå de djupare skikten.
I den här modellen, om kraften appliceras på vätskans yta, minskar hastigheten linjärt i de nedre skikten tills den försvinner i botten, där vätskan är i kontakt med ytan i resten av behållaren som innehåller den..
Matematiskt uttrycks det genom att säga att storleken på skjuvspänningen τ är proportionell mot variationen av hastighet med djup, vilket betecknas som Av / Δy. Proportionalitetskonstanten är vätskans dynamiska viskositet μ:
τ = μ (Δv / Δy)
Detta uttryck är känt som Newtons viskositetslag och vätskorna som följer den (vissa följer inte denna modell) kallas Newtoniska vätskor..
I det internationella systemet är enheterna med dynamisk viskositet Pa. S, men balans, förkortat P, vilket är lika med 0,1 Pa.s.
Vätskor klassificeras enligt olika kriterier, närvaron eller frånvaron av friktion är en av dem:
Dess densitet är konstant, den är komprimerbar och viskositeten är noll. Det är också irrotational, det vill säga ingen virvelvind bildas inuti. Och slutligen är det stillastående, vilket innebär att alla vätskepartiklar som passerar genom en viss punkt har samma hastighet.
I skikten av riktiga vätskor finns friktioner och därför viskositet, de kan också vara komprimerbara, även om vätskor, som vi har sagt, är komprimerbara i ett stort antal tryck och temperaturer..
Ett annat kriterium fastställer att vätskor kan vara newtonska och icke-newtonska, beroende på viskositetsmodellen som de följer:
De uppfyller Newtons viskositetslag:
τ = μ (Δv / Δy)
De följer inte Newtons viskositetslag, så deras beteende är mer komplext. De klassificeras i sin tur i vätskor med viskositet oberoende av tiden och de med viskositet tidsberoende, ännu mer komplex.
Vatten är en Newton vätska, även om den ideala vätske modellen under vissa förhållanden beskriver dess beteende mycket bra..
Det är ett bra exempel på en tidsoberoende icke-newtonsk vätska, speciellt pseudoplastiska vätskor, i vilka viskositeten ökar mycket med den applicerade skjuvspänningen, men då hastighetsgradienten ökar slutar den öka gradvis..
Det krävs mycket skjuvspänning för att dessa typer av vätskor ska börja flyta. Därefter hålls viskositeten konstant. Denna typ av vätska kallas binghamvätska. Tandkräm och vissa färger faller också inom denna kategori..
Det är en vätska som används för att bana vägar och som ett vattentätningsmedel. Har beteende från en Bingham-vätska.
Helt saknar viskositet, men vid temperaturer nära absolut noll.
Ingen har kommenterat den här artikeln än.