Какие физические свойства имеет жидкость

Известно, что все, что окружает человека, включая и его самого, – это тела, состоящие из веществ. Те, в свою очередь, построены из молекул, последние из атомов, а они – из еще более мелких структур. Однако окружающее разнообразие столь велико, что сложно представить даже какую-то общность. Так и есть. Соединения исчисляются миллионами, каждое из них уникально по свойствам, строению и выполняемой роли. Всего выделяют несколько фазовых состояний, по которым можно соотнести все вещества.

Агрегатные состояния веществ

Можно назвать четыре варианта агрегатного состояния соединений.

1. Газы.
2. Твердые вещества.
3. Жидкости.
4. Плазма – сильно разреженные ионизированные газы.

В данной статье мы рассмотрим свойства жидкостей, особенности их строения и возможные параметры характеристик.

Классификация жидких тел

В основу данного деления положены свойства жидкостей, их структура и химическое строение, а также типы взаимодействий между составляющими соединения частицами.

1. Такие жидкости, которые состоят из атомов, удерживающихся между собой силами Ван-дер-Ваальса. Примерами могут служить жидкие газы (аргон, метан и другие).
2. Такие вещества, которые состоят из двух одинаковых атомов. Примеры: газы в сжиженном виде – водород, азот, кислород и другие.
3. Жидкие металлы – ртуть.
4. Вещества, состоящие из элементов, связанных ковалентными полярными связями. Примеры: хлороводород, йодоводород, сероводород и прочие.
5. Соединения, в которых присутствуют водородные связи. Примеры: вода, спирты, аммиак в растворе.

Существуют и особенные структуры – типа жидких кристаллов, неньютоновских жидкостей, которые обладают особыми свойствами.

Мы же рассмотрим основные свойства жидкости, которые отличают ее от всех других агрегатных состояний. В первую очередь это такие, которые принято называть физическими.

Свойства жидкостей: форма и объем

Всего можно выделить около 15 характеристик, которые позволяют описать, что же представляют собой рассматриваемые вещества и в чем заключается их ценность, особенности.

Самые первые физические свойства жидкости, которые приходят на ум при упоминании этого агрегатного состояния, это способность менять форму и занимать определенный объем. Так, например, если говорить о форме жидких веществ, то общепринято считать ее отсутствующей. Однако это не так.

Под действием всем известной силы тяжести капли вещества подвергаются некоей деформации, поэтому их форма нарушается и становится неопределенной. Однако если поместить каплю в условия, при которых гравитация не действует или сильно ограничена, то она примет идеальную форму шара. Таким образом, получив задание: “Назовите свойства жидкостей” человек, считающий себя достаточно сведущим в физике, должен упомянуть об этом факте.

Что касается объема, то здесь следует заметить общие свойства газов и жидкостей. И те и другие способны занимать весь объем пространства, в котором находятся, ограничиваясь лишь стенками сосуда.

Вязкость

Физические свойства жидкости весьма разнообразны. Но уникальным является такое из них, как вязкость. Что это такое и чем определяется? Главные параметры, от которых зависит рассматриваемая величина, это:

• касательное напряжение;
• градиент скорости движения.

Зависимость указанных величин линейная. Если же объяснить более простыми словам, то вязкость, как и объем, – это такие свойства жидкостей и газов, которые являются для них общими и подразумевают неограниченное движение независимо от внешних сил воздействия. То есть если вода вытекает из сосуда, она будет продолжать это делать при любых воздействиях (сила тяжести, трения и прочих параметрах).

В этом состоит отличие от неньютоновских жидкостей, которые обладают большей вязкостью и могут оставлять вслед за движением дыры, заполняющиеся со временем.

От чего же будет зависеть данный показатель?

1. От температуры. С увеличением температуры вязкость одних жидкостей увеличивается, а других, наоборот, уменьшается. Это зависит от конкретного соединения и его химического строения.
2. От давления. Повышение вызывает увеличение показателя вязкости.
3. От химического состава вещества. Вязкость изменяется при наличии примесей и посторонних компонентов в навеске чистого вещества.

Теплоемкость

Этот термин определяет способность вещества поглощать определенное количество тепла для увеличения собственной температуры на один градус по Цельсию. Существуют разные соединения по данному показателю. Одни обладают большей, другие меньшей теплоемкостью.

Так, например, вода – очень хороший теплонакопитель, что позволяет ее широко использовать для систем отопления, приготовления пищи и прочих нужд. В целом, показатель теплоемкости строго индивидуален для каждой отдельно взятой жидкости.

Поверхностное натяжение

Часто, получив задание: “Назовите свойства жидкостей” сразу вспоминают о поверхностном натяжении. Ведь с ним детей знакомят на уроках физики, химии и биологии. И каждый предмет объясняет этот важный параметр со своей стороны.

Классическое определение поверхностного натяжения следующее: это граница раздела фаз. То есть в то время, когда жидкость заняла определенный объем, она снаружи граничит с газовой средой – воздухом, паром или еще каким-либо веществом. Таким образом, на месте соприкосновения возникает разделение фаз.

При этом молекулы стремятся окружить себя как можно большим числом частиц и, таким образом, приводят как бы к сжиманию жидкости в целом. Следовательно, поверхность словно натягивается. Этим же свойством можно объяснить и шарообразную форму капель жидкости при отсутствии воздействия сил тяжести. Ведь именно такая форма идеальна с точки зрения энергии молекулы. Примеры:

• мыльные пузыри;
• кипящая вода;
• капли жидкости в невесомости.

Некоторые насекомые приспособились к “хождению” по поверхности воды именно благодаря поверхностному натяжению. Примеры: водомерки, водоплавающие жуки, некоторые личинки.

Текучесть

Есть общие свойства жидкостей и твердых тел. Одно из них – текучесть. Вся разница в том, что для первых она неограниченна. В чем заключается суть этого параметра?

Если приложить внешнее воздействие к жидкому телу, то оно разделится на части и отделит их друг от друга, то есть перетечет. При этом каждая часть снова заполнит весь объем сосуда. Для твердых тел это свойство ограниченно и зависит от внешних условий.

Зависимость свойств от температуры

К таковым можно отнести три параметра, характеризующие рассматриваемые нами вещества:

• перегрев;
• охлаждение;
• кипение.

Такие свойства жидкостей, как перегревание и переохлаждение, напрямую связаны с критическими температурами (точками) кипения и замерзания соответственно. Перегревшейся называют жидкость, которая преодолела порог критической точки нагревания при воздействии температуры, однако внешних признаков кипения не подала.

Переохлажденной, соответственно, называют жидкость, которая преодолела порог критической точки перехода в другую фазу под воздействием низких температур, однако твердой не стала.

Как в первом, так и во втором случае есть условия для проявления таких свойств.

1. Отсутствие механических воздействий на систему (движение, вибрация).
2. Равномерная температура, без резких скачков и перепадов.

Интересен факт, что если в перегретую жидкость (например, воду) бросить посторонний предмет, то она мгновенно вскипит. Получить же ее можно нагреванием под воздействием излучения (в микроволновой печи).

Сосуществование с другими фазами веществ

Можно выделить два варианта по данному параметру.

1. Жидкость – газ. Такие системы являются наиболее широко распространенными, поскольку существуют в природе повсеместно. Ведь испарение воды – часть естественного круговорота. При этом образующийся пар существует одновременно с жидкой водой. Если же говорить о замкнутой системе, то и там происходит испарение. Просто пар становится насыщенным очень быстро и вся система в целом приходит к равновесию: жидкость – насыщенный пар.
2. Жидкость – твердые вещества. Особенно на таких системах заметно еще одно свойство – смачиваемость. При взаимодействии воды и твердого вещества последнее может смачиваться полностью, частично или вообще отталкивать воду. Существуют соединения, которые растворяются в воде быстро и практически неограниченно. Есть и те, что вообще к этому не способны (некоторые металлы, алмаз и прочие).

   

В целом изучением взаимодействия жидкостей с соединениями в других агрегатных состояниях занимается дисциплина гидроаэромеханика.

Сжимаемость

Основные свойства жидкости были бы неполными, если бы мы не упомянули о сжимаемости. Конечно, этот параметр больше характерен для газовых систем. Однако и рассматриваемые нами также могут поддаваться сжатию при определенных условиях.

Главное отличие – это скорость процесса и его равномерность. Если газ можно сжать быстро и под небольшим давлением, то жидкости сжимаются неравномерно, достаточно долго и при специально подобранных условиях.

Испарение и конденсация жидкостей

Это еще два свойства жидкости. Физика дает им следующие объяснения:

1. Испарение – это процесс, который характеризует постепенный переход вещества из жидкого агрегатного состояния в твердое. Происходит это под действием тепловых воздействий на систему. Молекулы приходят в движение и, меняя свою кристаллическую решетку, переходят в газообразное состояние. Процесс может происходить до тех пор, пока вся жидкость не перейдет в пар (для открытых систем). Или же до установления равновесия (для замкнутых сосудов).
2. Конденсация – процесс, противоположный выше обозначенному. Здесь пар переходит в молекулы жидкости. Так происходит до установления равновесия или полного фазового перехода. Пар отдает в жидкость большее количество частиц, чем она ему.

Типичные примеры этих двух процессов в природе – испарение воды с поверхности Мирового океана, конденсация ее в верхних слоях атмосферы, а затем выпадение в виде осадков.

Механические свойства жидкости

Данные свойства являются предметом изучения такой науки, как гидромеханика. Конкретно – ее раздела, теории механики жидкости и газа. К основным механическим параметрам, характеризующим рассматриваемое агрегатное состояние веществ, относятся:

• плотность;
• удельный вес;
• вязкость.

Под плотностью жидкого тела понимают его массу, которая содержится в одной единице объема. Данный показатель для разных соединений варьируется. Существуют уже рассчитанные и измеренные экспериментальным путем данные по этому показателю, которые занесены в специальные таблицы.

Удельным весом принято считать вес одной единицы объема жидкости. Данный показатель сильно зависит от температуры (при повышении ее вес снижается).

Для чего следует изучать механические свойства жидкостей? Данные знания являются важными для понимания процессов, происходящих в природе, внутри человеческого организма. Также при создании технических средств, различной продукции. Ведь жидкие вещества – одна из самых распространенных агрегатных форм на нашей планете.

Неньютоновские жидкости и их свойства

Свойства газов, жидкостей, твердых тел – это объект изучения физики, а также некоторых смежных с ней дисциплин. Однако помимо традиционных жидких веществ, существуют еще и так называемые неньютоновские, их тоже изучает эта наука. Что они собой представляют и почему получили такое название?

Для понимания того, что собой представляют подобные соединения, приведем самые распространенные бытовые примеры:

• “лизун”, которым играют дети;
• “хенд гам”, или жвачка для рук;
• обычная строительная краска;
• раствор крахмала в воде и прочее.

То есть это такие жидкости, вязкость которых подчиняется градиенту скорости. Чем быстрее воздействие, тем выше показатель вязкости. Поэтому при резком ударе хенд гама об пол он превращается в совершенно твердое вещество, способное расколоться на части.

Если же оставить его в покое, то буквально через несколько минут он растечется липкой лужицей. Неньютоновские жидкости – достаточно уникальные по свойствам вещества, которые нашли применение не только в технических целях, но и в культурно-бытовых.

ГЛАВА I. ФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА ЖИДКОСТЕЙ

Структура жидкости

С точки зрения физики все тела делятся на твердые, жидкие и газообразные. Жидкости – промежуточная фаза между твердыми телами и газами. При низких температурах и малых удельных объемах свойства жидкостей близки к свойствам твердых тел. А при высокой температуре и большом удельном объеме жидкости имеют свойства, близкие к свойствам газов.

В твердых кристаллических телах молекулы расположены на определенных расстояниях друг от друга, образуя кристаллическую решетку. Тепловые колебания молекулы совершают около устойчивых положений, этим объясняется то, что твердые тела сохраняют форму и объем.

В газах межмолекулярные расстояния велики, силы притяжения малы. Каждая молекула практически не испытывает действия связей с другими молекулами (исключая моменты столкновения). Модель газа, при которой отсутствуют силы притяжения между молекулами, называют совершенным газом.

Жидкости по молекулярному строению занимают промежуточное положение между кристаллическими твердыми телами и газами. С точки зрения молекулярного строения, тепловые движения молекул жидкости представляют собой колебания около некоторых центров. Если кинетическая энергия отдельных молекул оказывается достаточной для преодоления межмолекулярных связей, то такие молекулы скачком изменяют свое положение, переходя в другой центр колебаний. То есть некоторое время, называемое «временем оседлой жизни», молекула находится в одной упорядоченной структуре, а, совершив переход, оказывается среди нового окружения, никак не предопределенного прежним положением. Именно непрерывно и в большом количестве совершающиеся скачкообразные переходы молекул с места на место и обусловливают такое свойство жидкостей, как текучесть.

Итак, основное свойство жидкой среды – текучесть, т. е. легкая подвижность частиц, способность неограниченно деформироваться и приходить в движение под действием малых сил. Именно благодаря текучести жидкость приобретает любую форму, предоставленную ей в пространстве, без нарушения своей структуры.

При приложении к жидкости сдвигающей силы хаотические скачки молекул приобретают преимущественную направленность, и возникает течение в направлении действия силы.

Если время действия силы tс много больше времени «оседлой жизни» молекулы жидкости tт, то при действии этой силы происходит необратимая деформация жидкого тела и, следовательно, тело ведет себя как текучая среда. Если tc << tт, то тело ведет себя как твердое. Естественно, что с ростом температуры амплитуды теплового колебательного движения возрастают, молекулам легче переместиться из одного положения в другое, tт уменьшается и среда становится более текучей.

В случае газообразного состояния вещества отсутствие межмолекулярных связей обусловливает не только текучесть, но и сжимаемость газа. Заметим, что в упорядоченных структурах – твердых и жидких телах – сжимаемость практически отсутствует.

Для упрощения изучения жидкостей в гидравлике их молекулярное строение и движение молекул не рассматриваются. В рамках гидравлики жидкость представляется непрерывной сплошной средой, в которой нет разрывов и пустот.

Гипотеза о сплошности жидкой среды была введена в науку Ж.Даламбером и Л.Эйлером в XVIII веке. И.Ньютон представлял себе жидкость состоящей «из равных частиц, свободно расположенных на равных расстояниях». Но всегда линейные размеры тех «частиц» жидкости (элементарных объемов), которые мы рассматриваем в рамках гидравлики при выводе закономерностей течения, значительно больше, чем длина свободного пробега молекул жидкости. Это и есть условие сплошности жидкости, при выполнении которого жидкость можно считать средой без разрывов и пустот.

С точки зрения механических свойств, жидкости и газы имеют много общего. Характер поведения и законы, описывающие состояние и движение среды, для жидкостей и газов во многих случаях одинаковы. Особенностью жидкостей является малая сжимаемость, т. е. незначительное изменение объема при изменении температуры и давления. Поэтому собственно жидкости называют капельными или несжимаемыми. Сжимаемые среды – это газообразные тела.

Для механики жидкости наиболее интересны и существенны те свойства, которые связаны с проявлением инерции, вязкости и сжимаемости. Иногда учитывают теплоемкость, теплопроводность, объемное тепловое расширение.

Физические свойства реальных жидкостей характеризуются следующими основными физическими характеристиками:

· плотностью,

· сжимаемостью,

· вязкостью,

· температурным расширением,

· поверхностным натяжением.

Основные физические свойства жидкости

Плотность

В рамках гипотезы сплошности считается, что масса жидкости распределена в объеме занимаемого ею пространства непрерывно и в общем случае неравномерно.

Плотность– это масса единицы объема жидкости, т. е. величина, характеризующая распределение массы тела в пространстве, занятом жидкостью.

Численно плотность однородной среды определяется как

,

где m – масса жидкости, заключенная в объеме V.

Если среда неоднородна, плотность жидкости в какой-либо точке определяется предельным переходом:

,

где Δm – масса малого объема жидкости ΔV, содержащего рассматриваемую точку.

Единица измерения плотности в СИ , в технической системе – кГ·с2/м4.

Наряду с плотностью, в гидравлике широко используется понятие объемного веса.

Объемный вес жидкости – это вес единицы объема жидкости.

,

где G – вес однородной жидкости в объеме V, а ΔG – вес жидкости в малом объеме ΔV.

Единицы измерения объемного веса в СИ – Н/м3, в технической системе – кГ/м3, Г/см3 и т. д.

Связь плотности и объемного веса просто устанавливается из второго закона Ньютона, записанного для силы тяжести:

Сжимаемость

Сжимаемость жидкости – это свойство изменять свой объем под действием внешнего давления. Сжимаемость характеризуется коэффициентом объемной сжимаемости, который представляет собой изменение объема жидкости на единицу изменения давления, отнесенное к единице объема (относительное изменение объема):

где V – первоначальный объем жидкости, dV – изменение объема жидкости при увеличении давления на величину dp.

Коэффициент объемной сжимаемости измеряется в СИ в м2/Н (1/Па), в технической системе – в см2/кГ, м2/кГ.

Знак «минус» в формуле для коэффициента объемной сжимаемости обусловлен тем, что положительному приращению давления соответствует уменьшение, т. е. отрицательное приращение, объема жидкости.

В жидкостях велико внутримолекулярное давление, поэтому сжимаемость их очень мала. Например, для воды при не очень больших давлениях коэффициент объемной сжимаемости

Поэтому в гидравлике жидкости рассматриваются как несжимаемые.

Величина, обратная коэффициенту объемной сжимаемости, называется модулем объемной упругости жидкости,

Температурное расширение

Температурное расширение жидкости – это изменение объема при изменении температуры. Его характеризуют коэффициентом температурного расширения:

где V – первоначальный объем жидкости, dT – изменение температуры.

Единица измерения коэффициента температурного расширения –

Коэффициент температурного расширения для жидкости – это относительное увеличение объема жидкости при повышении температуры на 1°С и постоянном давлении. Для капельных жидкостей небольшая величина. Она меняется в зависимости от диапазона температуры и давления. Например, для воды при нормальном атмосферном давлении и температуре 10–20 ºС коэффициент βT = 0,00015

Поверхностное натяжение

Силы притяжения молекул внутри объема жидкости взаимно уравновешиваются и проявляются только на границах – на твердых стенках, на свободной поверхности. На свободной поверхности из-за того, что сила притяжения со стороны молекул воздуха значительно меньше, чем сила взаимного притяжения молекул жидкости, появляется результирующая сила, направленная внутрь объема. Молекулы поверхностного слоя находятся в особом напряженном состоянии, образуется как бы тонкая упругая пленка, возникает поверхностное натяжение.

Величина поверхностного натяжения характеризуется коэффициентом поверхностного натяжения σ. Коэффициент поверхностного натяжения – это сила, действующая на единицу длины линии раздела сред и направленная по касательной к поверхности жидкости.

Единица измерения поверхностного натяжения в СИ [σ]= Н/м, в технической системе – кГ/м.

Величина коэффициента поверхностного натяжения жидкостей небольшая. Например, для воды при температуре Т = +20 ºС оно составляет около 7 Г/м. Именно поэтому силы поверхностного натяжения в гидравлике обычно не учитываются.

Молекулярное давление, определяющее величину поверхностного натяжения, зависит от кривизны поверхности раздела жидкой и газообразной сред. Оно становится заметным только при малых размерах объемов жидкости, например, в капиллярных трубках. Именно благодаря поверхностному натяжению, жидкость, смачивающая поверхность стенок капиллярных трубок, образует вогнутый мениск и подтягивается вверх: силы сцепления между молекулами твердой поверхности стенок и молекулами жидкости выше молекулярных сил взаимодействия внутри жидкости. В случае несмачиваемой поверхности в капиллярной трубке устанавливается выпуклый мениск, и жидкость в трубке опускается: силы взаимодействия между стенкой и жидкостью меньше внутренних сил взаимодействия в жидкости.

Вязкость

Очень важным для гидравлики физическим свойством жидкости является вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление движению слоев жидкости относительно друг друга.

Вследствие молекулярного взаимодействия в жидкости возникают силы внутреннего трения: слой, движущийся быстрее, увлекает за собой слой, движущийся медленнее, а тот, в свою очередь, тормозит слой, движущийся быстрее. Таким образом, вязкость проявляется в виде возникновения силы трения при перемещении (сдвиге) слоев жидкости относительно друг друга. Другими словами, вязкость – это свойство, обусловливающее возникновение в жидкости при ее движении касательных напряжений.

И.Ньютон предложил гипотезу о том, что сила F вязкости (трения) между двумя соседними слоями жидкости с площадью соприкасания ω равна

Здесь μ – коэффициент динамической вязкости;

– поперечный градиент скорости движения жидкости;

– скорость смещения слоев жидкости относительно друг друга;

– расстояние между осями соседних слоев жидкости.

Знак «минус» в формуле указывает на то, что сила трения направлена противоположно направлению движения.

Размерность коэффициента динамической вязкости в СИ [μ] = Н·с/м2 (Па∙с), в технической системе – кГ·с/м2.

Коэффициент динамической вязкости (динамическая вязкость) зависит от природы жидкости и температуры. С повышением температуры жидкости коэффициент вязкости μ уменьшается; например, при t = +5 ºС коэффициент μ = 0,0015 кГ·с/м2, а при t = +55 ºС μ = 0,0005 кГ·с/м2.

Если силу трения между слоями отнести к площади соприкосновения слоев, то полученная удельная сила трения называется касательным напряжением:

.

Наряду с коэффициентом динамической вязкости, в гидравлике широко используется коэффициент кинематической вязкости ν, представляющий отношение μ к плотности ρ:

,

который имеет размерность в СИ и технической системе . До 1980 года допускалось измерение кинематической вязкости в стоксах: 1 Ст = 1 см2/с.

Вязкость играет очень важную роль в процессе движения жидкостей. В природе мало жидкостей, вязкость которых меньше, чем вязкость воды, но существует много жидкостей с большой вязкостью (масла, нефть), есть очень вязкие жидкости (глицерин, патока).

Идеальная жидкость. В гидравлике часто используется и большую роль играет понятие «идеальной» жидкости.

Под идеальной жидкостью понимается жидкость, частицы которой обладают абсолютной подвижностью, т. е. идеальная жидкость не имеет вязкости, не испытывает температурного расширения и абсолютно несжимаема. Введение в рассмотрение подобной научной абстракции вместо реальной жидкости упрощает решение ряда гидравлических задач, позволяет широко использовать математические методы, проводить обобщения и аналогии. Такой подход научно обоснован и является полезным и плодотворным. Конечно, при применении получаемых для идеальной жидкости решений и выводов в конкретных обстоятельствах приходится вносить необходимые поправки и дополнения, которые следуют из практики и учитывают реальные условия. Однако, как показал опыт, получаемые таким образом картины течения достаточно хорошо согласуются с реальными процессами.

Жидкости в гидромашинах

При движении жидкостей в гидромашинах (объемных и лопастных насосах, турбинах), гидропередачах и гидроприводе существенное влияние на процессы начинают оказывать некоторые специфические свойства жидкостей и процессы, не играющие большой роли в открытых потоках и течениях в трубах.

Испарение

Испарением называется процесс парообразования (переход молекул жидкости в пар), происходящий со свободной поверхности жидкости.

Если жидкость, имеющая свободную поверхность, находится в закрытом резервуаре, то с течением времени число молекул жидкости, переходящих в пар, может сравняться с числом молекул, возвратившихся в жидкость. В этом случае пар становится насыщенным. Установившееся в нем давление называется давлением насыщенного пара.

Таким образом, давление насыщенного пара – это установившееся при данной температуре давление пара, находящегося в термодинамическом равновесии с жидкостью. Чем выше давление насыщенного пара при данной температуре, тем больше испаряемость жидкости. Давление насыщенного пара повышается с увеличением температуры.

Если внешнее давление на поверхности жидкости станет равным давлению насыщенного пара, жидкость закипит. Соответствующая этому процессу температура называется температурой кипения. Каждому значению температуры соответствует давление, при котором жидкость закипает: при низком давлении температура кипения низкая, при повышении давления температура кипения также растет.

Растворимость газов

Растворимость – это свойство газов образовывать с капельными жидкостями растворы. Количественно она характеризуется коэффициентом растворимости k, который представляет собой отношение объема газа Vг, растворенного при температуре 0 °С и атмосферном давлении, в жидкости объемом Vж:

.

Объем газа, который растворится в капельной жидкости до полного насыщения, определится выражением

,

где p1 и p2 – соответственно начальное и конечное давление на границе раздела жидкости и газа.

Из последней формулы видно, что количество растворенного газа зависит от давления: при повышении абсолютного давления объем растворенного газа увеличивается, а при снижении давления происходит выделение растворенного воздуха из жидкости. Эти закономерности следует учитывать при разработке и проектировании гидросистем. Выделяющийся из масла воздух способствует окислению масла, снижает производительность насосов. При низких давлениях выделяющийся воздух не позволяет пренебрегать сжимаемостью рабочей среды.

Коэффициент растворимости зависит также от свойств жидкости и газа. Растворимость до насыщения воздуха в масле прямо пропорциональна температуре и обратно пропорциональна плотности масла.

Кавитация

При движении жидкости в полостях сложной конфигурации (повороты, сужения с последующим расширением) в ней могут возникать участки, где давление, снижаясь, достигает некоторого критического значения. При понижении давления жидкость закипает или из нее выделяются растворенные газы. В жидкости возникают парогазовые пузырьки. Кавитация – это нарушение сплошности жидкости, образование в ней пузырьков, заполненных насыщенным паром этой жидкости и выделившимися из жидкости растворенными газами. Двигаясь с потоком жидкости, пузырьки попадают в область с более высоким давлением. Здесь пар конденсируется, и полости замыкаются, схлопываются. Происходит мгновенное повышение давления, своего рода гидравлический удар. При этом по объему жидкости распространяется ударная волна.

Давление, при котором возникают явления кавитации, зависит от физических свойств жидкости и, в зависимости от ее состояния, может изменяться в существенных пределах.

Как правило, кавитация является нежелательным явлением. При кавитации происходит разрушение поверхностей, на которых возникают кавитационные пузырьки. Схлопывание кавитационных пузырьков приводит к механическим повреждениям, выщербливанию материала стенок канала. Возникновение кавитационных зон меняет геометрию потока в каналах гидравлических машин, что приводит к увеличению сопротивления протоков и трубопроводов, резкому снижению коэффициента полезного действия гидромашин.

Облитерация

При про