Жидкость примеры: Вещества — урок. Окружающий мир, 3 класс.

Течения жидкостей со сложной pеологией

в.н.с., к.ф.-м.н. О.А. Логвинов

Общие законы сохранения механики сплошных сред справедливы для произвольного континуума и потому образуют, вообще говоря, незамкнутую систему уравнений. Для замыкания системы законов сохранения необходимо конкретизировать среду – записать определяющие её соотношения, называемые для жидкостей уравнениями состояния. Задачей определения подобных (реологических) соотношений для реальных жидкостей и газов занимается дисциплина на стыке физики, химии и механики, называемая реологией.

В отличие от законов сохранения механики сплошных сред, которые просто постулируются, получить реологические соотношения возможно только на основе экспериментальных данных, статистической физики или химического анализа вещества. Как правило, подобные соотношения представляют собой алгебраические или дифференциальные связи между внутренними напряжениями и кинематическими переменными (в конечном счёте, полем скорости, возможно, зависящем и от времени). Существуют уравнения состояния и другого вида – термодинамические и энергетические.

Простейшей реологической моделью, подходящей для многих жидкостей и газов (вода, воздух, нефть, глицерин), является модель ньютоновской жидкости. Нагляднее всего представлять реологические модели при помощи так называемой кривой течения – графика зависимости между напряжением и скоростью сдвига (деформации) в одномерном случае. Для ньютоновской (линейно вязкой) жидкости кривая течения представляет собой прямую в плоскости скорость сдвига-напряжение (Рис. 1а), тангенс угла наклона которой равен (постоянной) динамической вязкости.

Поведение реальных жидкостей часто не соответствует идеализированной линейной кривой течения. Неньютоновскими жидкостями называют среды с нелинейными кривыми течения, в том числе зависящими и от времени. Подобное определение является чересчур общим и нуждается в дальнейших уточнениях. Принципиально неньютоновские жидкости можно разбить на три большие группы:

• жидкости, для которых скорость сдвига в данной точке представляется некоторой функцией только напряжения сдвига в той же точке.
• жидкости, для которых связь между напряжением и скоростью сдвига зависит также и от времени действия напряжения или от предыстории деформирования.
• вязкоупругие жидкости, обладающие свойствами как твёрдого тела, так и жидкости, и частично проявляющие упругое восстановление формы после снятия напряжений.

Вязкие неньютоновские жидкости, характеристики которых не зависят от времени (первая группа), делятся, в свою очередь, на три подгруппы: бингамовские, псевдопластические и дилатантные жидкости.

Рис.1. Кривые течения для различных жидкостей:

(а) линейная кривая для ньютоновской жидкости.

(б) различные нелинейные кривые для неньютоновских
жидкостей.

Кривая течения для бингамовской жидкости представлена на Рис. 1б под номером (1). В отличие от ньютоновского случая, жидкость Бингама обладает пределом текучести, превышение которого приводит к возникновению вязкого течения. При меньших напряжениях возможно только движение жидкости как абсолютно твёрдого тела, то есть скорости деформаций равны нулю.

Примеры бингамовских жидкостей: шлам, буровой раствор, масляная краска, зубная паста.

Кривая течения для псевдопластических жидкостей такова, что отношение напряжения сдвига к скорости сдвига (кажущаяся вязкость) уменьшается с ростом скорости сдвига (Рис. 1б, кривая 2).

Примеры псевдопластических жидкостей: суспензии с асимметричными частицами, высокополимерные растворы (например, производные целлюлозы), некоторые нефти.

Кривая течения для дилатантных жидкостей такова, что кажущаяся вязкость увеличивается с ростом скорости сдвига (Рис. 1б, кривая 4).

Примеры дилатантных жидкостей: суспензии с большим содержанием твердой фазы, крахмальные клейстеры, мокрый песок.

Кажущаяся вязкость может определяться не только скоростью сдвига, но и его продолжительностью (вторая группа неньютоновских жидкостей). В этом случае жидкости делятся на два класса – тиксотропные и реопектические – в зависимости от того, убывают или возрастают со временем напряжения сдвига при постоянной деформации.

При деформировании тиксотропного материала из состояния покоя с постоянной скоростью сдвига его структура постепенно разрушается, а кажущаяся вязкость убывает со временем. Тиксотропия является обратимым процессом и после исчезновения возмущений жидкости её структура постепенно восстанавливается. Тиксотропия, в основном, напоминает псевдопластичность, когда временем, необходимым для связывания частиц, нельзя пренебрегать.

Реопектические материалы встречаются реже: им свойственно постепенное структурообразование при сдвиге, хотя обычно сдвиг способствует разрушению структуры. В результате кажущаяся вязкость реопектических материалов возрастает со временем. Однако, несомненно, существует критическая величина сдвига, после превышения которой происходит разрушение структуры. Реопектические жидкости, в общем, сходны с дилатантными.

Вязкоупругой называется жидкость, проявляющая как упругое восстановление формы, так и вязкую текучесть (третья группа неньютоновских жидкостей). В самом простом случае вязкая составляющая характеризуется законом Ньютона, а упругая – законом Гука.

Примеры вязкоупругих жидкостей: смолы, бентонитовые глины.

На практике, реальные жидкости часто демонстрируют сложное реологическое поведение, при котором одновременно сочетаются различные неньютоновские свойства. Жидкости гидроразрыва (пропанты), например, практически всегда являются нелинейно-вязкими, обладают пределом текучести и проявляют, помимо прочего, упругие свойства. Особенно важным является учёт неньютоновских свойств жидкостей в биомеханике и медицине. Рассмотрение реологии крови – важный раздел гемодинамики, изучающей движение крови по сердечно-сосудистой системе. Таким образом, применение простейшей ньютоновской реологической модели оказывается недостаточным для моделирования многих реальных течений.

Литература:

1. Уилкинсон У. Л. Неньютоновские Жидкости. 1964. М.: Мир.
2. Астарита Дж. , Марруччи Дж. Основы Гидромеханики Неньютоновских Жидкостей. 1978. М.: Мир.

Условия плавания тел в жидкости — определение, примеры

Покажем, как применять знание физики в жизни

Начать учиться

Если вы не купаетесь только из-за страха утонуть — эта статья для вас. В ней разбираемся с тем, почему тела в принципе плавают. Пригодится не только на физике, но и чтобы меньше бояться воды. Поплыли!

Сила: что это за величина

Перед тем, как разобраться в процессе плавания тел, нужно понять, что такое сила.

В повседневной жизни мы часто встречаем, как любое тело деформируется (меняет форму или размер), ускоряется или тормозит, падает. В общем, чего только с разными телами в реальной жизни не происходит. Причина любого действия или взаимодействия — ее величество сила.

• Сила — это физическая векторная величина, которая воздействует на данное тело со стороны других тел.

Она измеряется в Ньютонах — единице измерения, которую назвали в честь Исаака Ньютона.

Сила — величина векторная. Это значит, что, помимо модуля, у нее есть направление. От того, куда направлена сила, зависит результат.

Вот стоите вы на лонгборде: можете оттолкнуться вправо, а можете влево — в зависимости от того, в какую сторону оттолкнетесь, результат будет разный. В этом случае результат выражается в направлении движения.

Узнай, какие профессии будущего тебе подойдут

Пройди тест — и мы покажем, кем ты можешь стать, а ещё пришлём подробный гайд, как реализовать себя уже сейчас

Закон Архимеда

Этот закон известен преимущественно не своей формулировкой, а историей его возникновения.

Легенда гласит, что царь Герон II попросил Архимеда определить, из чистого ли золота сделана его корона, при этом, не причиняя вреда самой короне. То есть, нельзя ее расплавить или в чем-нибудь растворить.

Взвесить корону Архимеду труда не составило, но этого было мало — нужно было определить объем короны, чтобы рассчитать плотность металла, из которого она отлита, и определить, чистое ли это золото.

Это можно сделать по формуле плотности.

Дальше, согласно легенде, Архимед, озабоченный мыслями о том, как определить объем короны, погрузился в ванну — и вдруг заметил, что уровень воды в ванне поднялся. И тут ученый осознал, что объем его тела вытеснил равный ему объем воды, следовательно, и корона, если ее опустить в заполненный до краев таз, вытеснит из него объем воды, равный ее объему.

Решение задачи было найдено и, согласно самой расхожей версии легенды, ученый закричал «Эврика!» и побежал докладывать о своей победе в царский дворец (по легенде он даже не оделся).

Сила Архимеда

Выталкивающая сила, действующая на тело, погруженное в жидкость, равна по модулю весу вытесненной жидкости и противоположно ему направлена.

На поверхность твердого тела, погруженного в жидкость или газ, действуют силы давления. Эти силы увеличиваются с глубиной погружения, и на нижнюю часть тела будет действовать со стороны жидкости большая сила, чем на верхнюю.

Равнодействующая всех сил давления, действующих на поверхность тела со стороны жидкости, называется выталкивающей силой или силой Архимеда. Истинная причина появления выталкивающей силы — наличие различного гидростатического давления в разных точках жидкости.

А теперь давайте порешаем задачки.

Задача 1

В сосуд погружены три железных шарика равных объемов. Одинаковы ли силы, выталкивающие шарики? (Плотность жидкости вследствие ничтожно малой сжимаемости на любой глубине считать примерно одинаковой).

Решение:

Да, так как объемы одинаковы, а архимедова сила зависит от объема погруженной части тела, а не от глубины.

Задача 2

На поверхности воды плавают бруски из дерева, пробки и льда. Укажите, какой брусок из пробки, а какой изо льда? Какая существует зависимость между плотностью тела и объемом этого тела над водой?

Решение:

Чем меньше плотность тела, тем большая часть его находится над водой. Дерево плотнее пробки, а лед плотнее дерева. Значит изо льда — материал №1, а из пробки — №3.

Задача 3

На графике показана зависимость модуля силы Архимеда F_Арх, действующей на медленно погружаемый в жидкость кубик, от глубины погружения x. Длина ребра кубика равна 10 см, его нижнее основание всё время параллельно поверхности жидкости. Определите плотность жидкости. Ускорение свободного падения принять равным 10 м/с².

Решение:

Сила Архимеда, действующая на кубик равна F_Арх = ρ_ж * g * V_погр

V — объём погруженной части кубика,

ρ — плотность жидкости.

Учитывая, что нижнее основание кубика всё время параллельно поверхности жидкости, можем записать:

F_Арх = ρ_ж * g * V_погр = ρ_ж * g * a² * x

а — длина стороны кубика.

Выразим плотность:

ρ = F_Арх / (g * a² * x)

Рассматривая любую точку данного графика, получим:

ρ = F_Арх / (g * a² * x) = 20,25 / (10 * 7,5 * 10^-2) = 2700 кг/м3

Ответ: плотность жидкости равна 2700 кг/м³

Задача 4

В сосуде с водой, не касаясь стенок и дна, плавает деревянный кубик с длиной ребра 20 см. Кубик вынимают из воды, заменяют половину его объёма на материал, плотность которого в 6 раз больше плотности древесины, и помещают получившийся составной кубик обратно в сосуд с водой. На сколько увеличится модуль силы Архимеда, действующей на кубик? (Плотность сосны — 400 кг/м³.)

Решение:

В первом случае кубик плавает в воде, а это значит, что сила тяжести уравновешивается силой Архимеда:

F_Арх1 = mg = ρ_т * g * a³ = 400 * 0,2³ * 10 = 32 Н

После замены части кубика его средняя плотность станет равной

0,5 * 400 + 0,5 * 2400 = 1400 кг/м³

Получившаяся плотность больше плотности воды = 100 кг/м³. Это значит, что во втором случае кубик полностью погрузится в воду. Сила Архимеда в этом случае будет равна:

F_Арх2 = ρ_т * g * V_т = 1000 * 10 * 0,23 = 80 Н

Отсюда получаем, что сила Архимеда увеличится на 48 Н.

Ответ: сила Архимеда увеличится 48 Н

Курсы подготовки к ОГЭ по физике помогут снять стресс перед экзаменом и получить высокий балл.

Плавание тел

Из закона Архимеда есть следствия об условиях плавания тел.

Условия плавания тел

Карина Хачатурян

К предыдущей статье

Как подготовиться к ЕГЭ по физике

К следующей статье

Закон сохранения электрического заряда

Получите индивидуальный план обучения физике на бесплатном вводном уроке

На вводном уроке с методистом

1. Выявим пробелы в знаниях и дадим советы по обучению

2. Расскажем, как проходят занятия

3. Подберём курс

Что такое жидкость? – Определение TechTarget

К

• Роберт Шелдон

Что такое жидкость?

Жидкость — это тип материи со специфическими свойствами, которые делают ее менее жесткой, чем твердое тело, но более жесткой, чем газ. Жидкость может течь и не имеет определенной формы, как твердое тело. Вместо этого жидкость соответствует форме сосуда, в котором она находится. Хотя это похоже на газ, жидкость не расширяется, чтобы заполнить контейнер, как газ. Примеры жидкостей при комнатной температуре (около 20 градусов по Цельсию или 68 градусов по Фаренгейту) включают воду, масло, спирт и ртуть.

Термин жидкость может относиться к типу вещества или к его состоянию вещества. Вода, например, является самой распространенной жидкостью на Земле и в жидком состоянии покрывает значительную часть поверхности. Однако он находится в жидком состоянии только при температуре от 0 градусов Цельсия (32 градуса по Фаренгейту) до 100 градусов Цельсия (212 градусов по Фаренгейту). При более низких температурах он переходит в твердое состояние и становится льдом (замороженной водой). При более высоких температурах он переходит в газообразное состояние и становится водяным паром.

Будь то замороженная вода или пар, молекулярная структура воды остается такой же, как и в жидком состоянии. Каждая форма — это вода, просто в разных состояниях материи. Однако замерзшая вода и водяной пар не являются жидкостями и не находятся в жидком состоянии.

Когда материя находится в твердом состоянии, атомы или молекулы упакованы вместе более плотно, чем материя в жидком состоянии, но разница между их плотностями относительно мала, ровно настолько, чтобы молекулярные объекты в жидкости могли двигаться вокруг друг друга. В газе молекулярные объекты разбросаны гораздо дальше друг от друга и более свободно перемещаются и расширяются в доступном для них пространстве.

Когда жидкость нагревается, молекулярные образования получают кинетическую энергию. Если температура повышается достаточно, жидкость становится газом или вступает в реакцию с химическими веществами в окружающей среде. Например, вода становится газообразной при постепенном нагревании, а спирт может воспламениться при соединении с кислородом при резком и резком нагревании. Когда жидкость охлаждается, молекулярные объекты теряют кинетическую энергию. Если температура становится достаточно низкой, жидкость становится твердой.

Жидкости как состояние вещества менее жесткие, чем твердые тела, и более ребристые, чем газы.

Каковы характеристики жидкости?

Жидкости могут существенно отличаться друг от друга. Например, оливковое масло весит больше, чем уксус, и оно намного гуще, поэтому оно льется медленнее. Оливковое масло также начинает затвердевать при температуре около 12 градусов по Цельсию (54 градуса по Фаренгейту), тогда как уксус начинает замерзать при температуре около -2,2 градуса по Цельсию (28 градусов по Фаренгейту). Несмотря на различия между жидкостями, в целом их можно охарактеризовать набором общих физических свойств:

• Сплоченность. Молекулярные объекты, составляющие жидкость, притягиваются друг к другу в разной степени из-за межмолекулярных сил, которые связывают их вместе. Сплоченность можно увидеть в поверхностном натяжении жидкости, которое удерживает воду вместе в каплях или позволяет булавке плавать на ее поверхности.
• Адгезия. Между жидкостью и другим веществом могут существовать силы притяжения в разной степени, в зависимости от типа жидкости и другого вещества. Это объясняет, почему вода прилипает к поверхностям по-разному, например, к стеклу по сравнению с пластиком. Адгезия также объясняет капиллярное действие, тенденцию жидкости подниматься по узким цилиндрам или проницаемым веществам, например, когда медсестра использует узкую стеклянную трубку для забора образца крови у пациента.
• Том. Хотя жидкость соответствует форме своего сосуда, она сохраняет относительно фиксированный объем. Изменение давления или температуры может немного изменить объем, но в целом объем остается довольно постоянным, если только на него не влияет парообразование или испарение. Например, если полный пакет молока имеет объем ровно 1 литр, молоко будет иметь тот же объем, даже если вы нальете его в 20-литровый чан. Это поведение сильно отличается от газа, который расширяется, чтобы заполнить свой контейнер.
• Сжимаемость. Сильные межмолекулярные силы удерживают жидкости вместе, как и твердые тела, в результате чего получается очень плотное вещество, которое делает жидкость довольно несжимаемой, что еще одно поведение, сильно отличающееся от газа.
• Бесформенность. Жидкость не имеет фиксированной формы. Подобно газу, он принимает форму контейнера, в котором находится, за исключением того, что он не расширяется, чтобы заполнить контейнер, как газ.
• Вязкость. Способность жидкости течь является одной из ее фундаментальных характеристик. Однако степень его текучести зависит от его вязкости, которая варьируется в зависимости от размера его молекулы и межмолекулярных сил. Например, моторное масло имеет гораздо более высокую вязкость, чем вода, из-за своей более крупной молекулярной структуры. Поэтому моторное масло течет намного медленнее, чем вода.
• Испарение. Поскольку молекулярные объекты в жидкости много перемещаются, они часто сталкиваются друг с другом или с контейнером, содержащим жидкость. Эти столкновения вызывают передачу энергии между молекулярными объектами. Когда на поверхность жидкости передается достаточно энергии, она может разорвать связи поверхностного натяжения, заставляя жидкость испаряться.

Что такое смеси?

Жидкости часто объединяют для создания смесей. Смесь бывает гетерогенной или гомогенной. Гетерогенная смесь – это совокупность веществ, не вступающих в химическую реакцию друг с другом. Отдельные материалы распределяются неравномерно и сохраняют свои индивидуальные физические свойства, как в случае масла и уксуса.

Гомогенная смесь, также называемая раствором , представляет собой тип смеси, в которой вещества равномерно распределены и претерпевают химические изменения. Обычно одно вещество растворяется в другом, образуя новое вещество с однородным составом. Например, водка — это раствор этанола и воды.

См. также: состояние заряда, стандартная температура и давление, импеданс, кулон, водяное охлаждение, вещество, соединение, протон, нейтрон, диэлектрический материал и проводник.

Последнее обновление: декабрь 2022 г.

Продолжить чтение О жидкости

• Жидкостное охлаждение по сравнению с воздушным охлаждением в центре обработки данных

• Фактор охлаждения центра обработки данных: поиск подходящих условий

• Рекомендации по температуре и влажности для центров обработки данных

• Системы и технологии охлаждения центров обработки данных и принципы их работы

• Почему использование воды является маленьким грязным секретом индустрии центров обработки данных

ГРЦ

Управление, риск и соответствие (GRC) относится к стратегии организации по урегулированию взаимозависимостей между политиками корпоративного управления, программами управления рисками предприятия (ERM) и соблюдением нормативных требований и требований компании.

Сеть

• 
  управление неисправностями

  Управление сбоями — это компонент управления сетью, который обнаруживает, изолирует и устраняет проблемы.

• 
  изящная деградация

  Мягкая деградация — это способность компьютера, машины, электронной системы или сети поддерживать ограниченную функциональность даже …

• 
  Синхронная оптическая сеть (SONET)

  Synchronous Optical Network (SONET) — это североамериканский стандарт синхронной передачи данных по оптическим волокнам.

Безопасность

• 
  менеджер паролей

  Менеджер паролей — это технологический инструмент, который помогает пользователям Интернета создавать, сохранять, управлять и использовать пароли в различных онлайн-средах …

• 
  Код аутентификации сообщения на основе хэша (HMAC)

  Hash-based Message Authentication Code (HMAC) — это метод шифрования сообщений, в котором используется криптографический ключ в сочетании с . ..

• 
  Брандмауэр веб-приложений (WAF)

  Брандмауэр веб-приложений (WAF) — это брандмауэр, который отслеживает, фильтрует и блокирует трафик протокола передачи гипертекста (HTTP) по мере его…

ИТ-директор

• 
  рамки соблюдения

  Структура соответствия — это структурированный набор руководств, в котором подробно описаны процессы организации для обеспечения соответствия…

• 
  качественные данные

  Качественные данные — это информация, которую невозможно подсчитать, измерить или выразить с помощью чисел.

• 
  зеленые ИТ (зеленые информационные технологии)

  Green IT (зеленые информационные технологии) — это практика создания и использования экологически устойчивых вычислительных ресурсов.

HRSoftware

• 
  опыт кандидата

  Опыт кандидата отражает отношение человека к прохождению процесса подачи заявления о приеме на работу в компанию.

• 
  непрерывное управление производительностью

  Непрерывное управление эффективностью в контексте управления человеческими ресурсами (HR) — это надзор за работой сотрудника …

• 
  вовлечения сотрудников

  Вовлеченность сотрудников — это эмоциональная и профессиональная связь, которую сотрудник испытывает к своей организации, коллегам и работе.

Служба поддержки клиентов

• 
  лид-скоринг

  Оценка лидов — это методология, используемая отделами продаж и маркетинга для определения ценности лидов или потенциальных …

• 
  построить на заказ

  Сборка на заказ — это методология и производственная практика, при которых продукт создается после получения подтвержденного заказа.

• 
  управление данными клиентов (CDM)

  Управление данными о клиентах (CDM) — это набор административных процессов, позволяющих получать данные о клиентах и ​​взаимодействиях с ними . ..

20 Примеры жидкостей — Лаборатория примеров

Они известны как жидкости для тех продуктов и веществ, которые встречаются в этом состоянии вещества. Существует три возможных состояния вещества: твердое, жидкое и газообразное (в настоящее время плазма определяется как четвертое состояние вещества). Эти состояния различаются по степени когезии, представленной молекулами, которые его составляют. Например: вода, масло, глицерин.

В жидком состоянии силы притяжения между молекулами слабее, чем в твердых телах, но сильнее, чем в газах. Молекулы движутся и сталкиваются друг с другом, вибрируя и скользя друг мимо друга.

В жидкостях количество частиц в единице объема очень велико, поэтому столкновения и трения между частицами очень часты. Находится ли вещество в жидком, твердом или газообразном состоянии, в основном зависит от температуры и давления пара. Например, в умеренных регионах мира вода находится в жидком состоянии.

В жидкостях молекулы могут двигаться и сталкиваться друг с другом, то есть оставаться относительно близко. С повышением температуры жидкости увеличивается и импульс отдельных ее молекул.

Следовательно, жидкости могут течь в принимать форму вашего контейнера контейнера, но они не могут быть легко сжаты, потому что молекулы уже тесно связаны. Вот почему жидкости не имеют фиксированной формы, но имеют определенный объем. Жидкости подвержены процессам расширения и сжатия в зависимости от приложенных к ним температуры и давления.

Свойства жидкостей

Среди основных характеристик жидких веществ следует назвать температуру кипения, то есть температуру, при которой оно закипает и переходит в газообразное состояние. Это определяется давлением пара, которое равно давлению среды, окружающей жидкость.

Другими типичными свойствами жидкостей являются:

• Поверхностное натяжение . Дается силами притяжения его частиц во всех направлениях внутри жидкости.