Содержание
2.4. Сжимаемость
Сжимаемость
— свойство вещества изменять свой объём
при изменении внешнего давления.
Сжимаемость характеризуется коэффициентом
объёмного сжатия βp,
который представляет собой относительное
изменение объема, приходящееся на
единицу давления:
,
единица измерения
βp— [Па-1].
Знак минус указывает,
что при повышении давления объем
уменьшается и наоборот.
Коэффициент
объёмного сжатия для любой системы
зависит от того, является ли процесс
адиабатическим или изотермическим.
Адиабатическая сжимаемость всегда
меньше изотермической.
Данные
по сжимаемости используют в расчетах
равновесий химических реакций в смесях
газов, системах газ-жидкость и газ-твердое
тело. Сжимаемость веществ важна в
исследованиях работы тепловых машин,
эффектов, наблюдаемых при движении
твердых тел с большими скоростями в
газах и жидкостях, при взрыве и
т.
п.[1,2,11].
2.5. Температурное расширение
Увеличение
температуры приводит к росту объема
жидкости. Температурное расширение
характеризуется коэффициентом
объемного расширения βt,
который представляет собой относительное
изменение объема при изменении температуры
на один градус
.
Коэффициент
объемного расширения имеет
размерность
[К −1]
.
При изменении
температуры и давления в небольших
пределах можно принять βt
= const,
и тогда объем жидкости при изменении
температуры на величину ∆t
= (t—t0)
вычисляется
по формуле:
,
при
этом
,
где V
и V0
— объемы, а
ρ и
ρ0 —
плотности
соответственно при температурах t
и t0
.
На
практике необходимо учитывать коэффициент
объемного расширения и предотвращать
возможность разрушения технологического
оборудования, когда жидкость заключена
в жесткой замкнутой системе.
Возможность
подобного разрушения обусловлена
разницей в значении температурного
коэффициента объемного расширения
жидкости и металлов, вследствие чего в
замкнутых объемах жидкости при ее
нагревании могут возникнуть недопустимо
высокие давления [1,2,4-6].
3. Гидростатика
В гидростатике
изучается равновесие жидкостей,
находящихся, в общем случае, в состоянии
относительного покоя, при котором в
движущейся жидкости ее частицы не
перемещаются друг относительно друга.
При этом силы внутреннего трения
отсутствуют, что позволяет считать
жидкость идеальной.
В состоянии
относительного покоя форма объема
жидкости не изменяется, и она, подобно
твердому телу, перемещается как единое
целое.
На неподвижную
жидкость действуют поверхностные и
массовые силы. В результате действия
этих сил в жидкости возникает напряжение
сжатия называемое гидростатическим
давлением
или просто давлением. Силы гидростатического
давления, возникающего в жидкости,
приводят к сохранению ее равновесия.
Давление жидкости у поверхности раздела
определяют по формуле
,
где
р –
гидростатическое давление,
F
– поверхностная сила давления,
S
– площадь поверхности раздела.
Под внешней
поверхностью жидкости понимают
поверхность раздела жидкости с
газообразной средой, твердыми телами,
а также поверхность объема, мысленно
выделенного из общего объема жидкости.
Давление жидкости распределяется по
всему объему.
Гидростатическое
давление в жидкости имеет следующие
основные свойства:
1)
гидростатическое
давление действует по внутренней нормали
к рассматриваемой площадке;
2) в
любой точке внутри жидкости гидростатическое
давление по всем направлениям одинаково,
т. е. давление не зависит от угла наклона
площадки, на которую оно действует в
данной точке: следствие 2-го свойства:
гидростатическое
давление в точке зависит от ее координат
в пространстве.
|
Навигация:
Топ: Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует… Установка замедленного коксования: Чем выше температура и ниже давление, тем место разрыва углеродной цепи всё больше смещается к её концу и значительно возрастает… Комплексной системы оценки состояния охраны труда на производственном объекте (КСОТ-П): Цели и задачи Комплексной системы оценки состояния охраны труда и определению факторов рисков по охране труда…
Интересное: Мероприятия для защиты от морозного пучения грунтов: Инженерная защита от морозного (криогенного) пучения грунтов необходима для легких малоэтажных зданий и других сооружений… Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является. Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является…
Дисциплины:
|
⇐ ПредыдущаяСтр 3 из 4Следующая ⇒ Сжимаемостьхарактеризуется коэффициентом объемного сжатия , который представляет собой- отношение изменения объема к изменению давления относительно первоначального объема. При увеличении давления Р2>Р1 объем V2<V1 уменьшается, поэтому в формуле для βр знак минус
, где W1 V1 и Р1 — первоначальный объем и давление, W2 V2 и Р2– конечный объем и давление, ΔР = Р2 — Р1 и ΔV= V2— V1. Коэффициент коэффициент объемного сжатия βр имеет размерность обратную размерности давления – Па-1 в системе СИ измеряется в м2/Н или Па-1. Значение оОбъема после сжатия V2= V1*(1— βр*ΔP) (1.6) . ). При увеличении давления плотность увеличивается ρ2= ρ1/(1— βр *Δр) . где ρ2 — плотность при Р2 и ρ1при Р1. 6.6. Величина обратная коэффициенту βр, называется объемным модулем упругости (ОМУ) К = 1 / βр , [P] (1.8). В СИ Размерность размерность ОМУ – [Па].Н/м2 — размерность давления. 6.7.Обобщенный закон Гука для жидкости. Рис.1.2 Сжимаемость жидкости
На рис.1.2 показан заполненный жидкостью цилиндр с жесткими стенками, в котором сила F0, действующая на объем V0 создает давление р0. При увеличении силы на величину ΔF поршень опустится на Δl ΔL, объем под поршнем уменьшится на ΔV= ΔlΔL*S, а давление увеличится на Δр, поскольку жидкость все-таки сжимаема. Отношение Δр /ΔV при небольших перемещениях поршня практически линейно и соответствует закону Гука , где К – объемный модуль упругости жидкости. Величина К для минеральных масел, не содержащих воздуха, составляет (1,6 – 10)*104 бар.Бар (bar)- внесистемная единица измерения давления, примерно равная одной атмосфере, один бар равен 1 кг/см2 = 105 Па, эта величина меньше технической атмосферы, которая из-за учета ускорения свободного падения 9,81 м/с2, равна 1,0197 кг/см2. В расчетах При давлении до 100 бар принимают средний модуль упругости К’= (0,8-1,2)*104 бар, несколько меньше, чем указано на графике, рис 1.3.в связи с тем, что в масле всегда имеется растворенный воздух, вода, и другие примеси уменьшающие объемный модуль упругости. На рис.1.3 показано изменение ОМУ (К) при изменении давления Рис.1.3 Изменение объемного модуля упругости при изменении давления. Объемный модуль упругости К уменьшается с увеличением температуры и возрастает с повышением давления. При изотермическом процессе сжатие происходит медленно и выделяемое при сжатии тепло рассеивается, можно считать, что сжатие происходит при постоянной температуре жидкости во всем объеме. При адиабатическом процессе сжатие происходит с большими скоростями и выделенное тепло передается жидкости, при этом давление сжатого объема может превысить давление при изотермическом процессе и сжатие не охватывает всего объема. Адиабатический модуль упругости больше изотермического приблизительно на 15%. Сжимаемость жидкости учитывается при расчете динамических характеристик систем управления и гидропривода. На рис.1.4 поршень массой m действует на жидкость, которая при сжимаетсясопротивляется ему, как пружина. Жесткость Сж этой пружины может быть определена, как отношение силы, действующей на жидкость, к перемещению поршня под действием этой силы. При снятии нагрузки поршень начинает колебаться с частотой собственных колебаний Рис.1.4 Оценка жесткости жидкости Объемный модуль упругости К уменьшается с увеличением температуры и возрастает с повышением давления. При изотермическом процессе сжатие происходит медленно и выделяемое при сжатии тепло рассеивается, можно считать, что сжатие происходит при постоянной температуре жидкости во всем объеме. При адиабатическом процессе сжатие происходит с большими скоростями и выделенное тепло передается жидкости, при этом давление сжатого объема может превысить давление при изотермическом процессе и сжатие не охватывает всего объема. Адиабатический модуль упругости больше изотермического приблизительно на 15%. В системе СИ ОМУизотермический модуль воды составляет около К = 2000 МПа.,Для для минеральных масел ОМУ приблизительно К = 800-1200 МПа, изотермический ОМУ воздуха К= 100 МПа. Используя эти значения ОМУ можно подсчитать, что при увеличении давления воды до 40 МПа, плотность воды увеличивается на 2 %, а минерального масла на 3 %. Поэтому в большинстве случаев капельные жидкости можно считать практически несжимаемыми, т. е. принимать их плотность не зависящей от давления. 6.8. Температурное расширение характеризуется коэффициентом объемного расширения, который представляет собой- отношением изменения объема к изменению температуры относительно первоначального объема при постоянном давлении, т. (1.11) где ΔV=V2— V1 и ΔТ= Т2— Т1 . Объем жидкости при изменении температуры увеличивается V2=V1 (1 + βт*ΔТ), Плотность жидкости при изменении температуры уменьшается ρ2 = ρ1/(1- βт*ΔТ), (1.12) где ρ2 и ρ1 — плотности при температурах Т2 и Т1. Коэффициент βт возрастает увеличивается при с увеличениемии давления и температуры. В среднем Для для воды при 100ºС и 10 МПа βт = 7*10-4, для минеральных масел в диапазоне давлений от 0 до 15 МПа βт = 8*10-4. Например, объем гидросистемы составлял 1200 л=1,2 м3, исходная температура 20°С, во время работы жидкость нагрелась до 40°С, разница в температуре составила 20°С V2= V1 (1+ βт*ΔТ) = 1,2[1+8е-4*20] = 1,219 м3. Объем увеличился на 1,219- 1,2 = 0,019м3 = 1,9л. ⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒ Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим… Папиллярные узоры пальцев рук — маркер спортивных способностей: дерматоглифические признаки формируются на 3-5 месяце беременности, не изменяются в течение жизни… Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого… Механическое удерживание земляных масс: Механическое удерживание земляных масс на склоне обеспечивают контрфорсными сооружениями различных конструкций… |
— КиберПедия
..
П
(1.7),
е.
3}}}$
Ответ
Подтверждено
168,9 тыс.+ просмотров
Подсказка: Давайте сначала разберемся с устройством.
Единица измерения – это определенная величина величины, которая используется в качестве нормы для измерения того же вида величины. Это описано и принято конвенцией или законом.
Полный ответ:
Прежде чем ответить на этот вопрос, мы должны получить некоторое представление о сжимаемости. Сжимаемость (также известная как коэффициент сжимаемости или, если температура поддерживается постоянной, изотермическая сжимаемость) является мерой изменения относительного объема жидкости или твердого тела в ответ на изменение давления (или среднего напряжения) в термодинамике и механике жидкости.
Сжимаемость $\kappa $ (обозначаемая в некоторых областях как $\beta $) может быть выражена в простейшей форме как
$\kappa = — \dfrac{1}{V}\dfrac{{\partial V}}{ {\partial p}}$
, где $V$ обозначает объем, а \[p\] обозначает давление. В (обычном) случае, когда повышение давления вызывает уменьшение объема, вариант описания сжимаемости как отрицательной дроби делает сжимаемость положительной.
Изотермический объемный модуль является обратной величиной сжимаемости при фиксированной температуре. 92}}}{N}$.
Следовательно, правильный ответ — вариант А.
Примечание: Коэффициент сжимаемости (Z) — это термодинамическое свойство, которое можно использовать для изменения закона идеального газа с учетом поведения в реальном мире. Идеальный газ Закон, также известный как общее газовое уравнение, представляет собой уравнение состояния гипотетического идеального газа. Хотя закон идеального газа имеет несколько ограничений, он является хорошей аппроксимацией поведения многих газов во многих условиях.
Недавно обновленные страницы
Какой элемент обладает наибольшим атомным радиусом А класс 11 химии JEE_Main
Высокоэффективный метод получения бериллия 11 класс химии JEE_Main
Какой из следующих сульфатов имеет самую высокую растворимость класс 11 химии JEE_Main
3 Среди
3 JEE_Main3 металл Be Mg Ca и Sr 2 группы 11 класса химии JEE_Main
Какой из перечисленных ниже металлов присутствует в зеленом цвете 11 класса химии JEE_Main
Для предотвращения окисления магния в электролитах 11 класса химии JEE_Main
Какой элемент обладает наибольшим атомным радиусом А 11 класс химии JEE_Main
Высокоэффективный метод получения бериллия 11 класса химии JEE_Main
Какой из следующих сульфатов имеет самый высокий класс растворимости 11 химии JEE_Main
Среди металлов Be Mg Ca и Sr группы 2 химии класса 11 JEE_Main
Какой из следующих металлов присутствует в зеленом цвете 11 класса химии JEE_Main
Для предотвращения окисления магния в электролитическом классе 11 химии JEE_Main
Актуальные сомнения
Сжимаемость и объемный модуль упругости – вопросы и ответы по гидромеханике
Этот набор вопросов и ответов с несколькими вариантами ответов (MCQ) по механике гидродинамики посвящен «сжимаемости и объемному модулю».
1. Что из следующего является правильным соотношением между сжимаемостью β и объемным модулем k
a) β = k
b) β = 1/k
c) β = 2k
d) β = k/2
Посмотреть Ответ
Ответ: b
Пояснение: Сжимаемость β жидкости определяется как отношение объемная деформация к сжимающему напряжению, в то время как объемный модуль представляет собой отношение сжимающего напряжения к объемной деформации. Следовательно, β = 1/k — правильное соотношение.
2. Что из следующего верно относительно объемного модуля упругости?
а) это отношение напряжения сжатия к объемной деформации
б) это отношение напряжения сжатия к линейной деформации
c) это отношение растягивающего напряжения к объемной деформации
d) это отношение растягивающего напряжения к линейной деформации
View Answer
Ответ: a
уменьшение объема на единицу объема. Это отношение напряжения сжатия к объемной деформации.
3. Значение Объемного Модуля упругости для несжимаемой жидкости
а) ноль
б) единица
в) бесконечность
г) очень низкое
View Answer
Ответ: c
Объяснение: k = 1/β, где k= объемный модуль упругости, а β= сжимаемость.
Для несжимаемой жидкости β=0, поэтому значение k будет стремиться к бесконечности.
объявление
объявление
4. Три жидкости 1, 2 и 3 имеют объемные модули k1, k2 и k3 соответственно. Если k1 > k2 > k3, какая жидкость будет иметь наибольшую сжимаемость?
а) жидкость 1
б) жидкость 2
в) жидкость 3
г) они будут иметь одинаковую сжимаемость
View Answer
Ответ: c
Объяснение: k = 1=β, где k= объемный модуль упругости и β= сжимаемость. Если k1 > k2 > k3, то β1 < β2 < β3. Таким образом, жидкость 3 будет иметь наибольшую сжимаемость.
5. Объемный модуль, давление, сила, напряжение. Какие из них не будут иметь такие же единицы, как другие?
a) Модуль объемного сжатия
b) Давление
c) Сила
d) Напряжение
Просмотреть ответ
Ответ: c
Объяснение: Единицей СИ для модуля объемного сжатия, давления и напряжения является Н/м 2 , но единицей силы является Н.
6. Что из следующего является измерением объемного модуля?
а) [М 1 Л -1 Т -1 ].
б) [М 1 Л -1 Т -2 ].
в) [М 1 Л 1 Т -2 ].
г) [М 1 Л 1 Т -1 ].
View Answer
Ответ: b
Объяснение:
реклама
7. Что из следующего является единицей сжимаемости?
a) m=N
b) m 2 =N
c) m 3 =N
d) безразмерно
Посмотреть ответ
Ответ: b
Объяснение: k = 1/β, где k= Объемный модуль упругости и β = сжимаемость.
Таким образом, единицей объемного модуля является Н/м 2 , а единицей сжимаемости становится м 2 /Н.
8. Что из следующего является параметром сжимаемости?
а) [М 1 Л 1 Т -2 ].
б) [М 1 L 1 T -1 ].
в) [М -1 Л 1 Т -2 ].