Det væsker De er kontinuerlige medier, hvis molekyler ikke er så bundet som i faste stoffer og derfor har større mobilitet. Både væsker og gasser er væsker, og nogle, såsom luft og vand, er af vital betydning, da de er nødvendige for at opretholde livet.
Eksempler på væsker er vand, superfluid helium eller blodplasma. Der er materialer, der ser faste ud, men ikke desto mindre udviser de egenskaber, som væsker har, for eksempel tjære. Ved at placere en mursten oven på et stort stykke tjære observeres det, at den synker lidt efter lidt, indtil den når bunden.
Nogle plastik ser også ud til at være faste, men er faktisk meget viskøse væsker, der er i stand til at flyde ekstremt langsomt..
Artikelindeks
Væsker er hovedsageligt karakteriseret ved:
-Har en større adskillelse mellem dets molekyler sammenlignet med faste stoffer. I tilfælde af væsker opretholder molekylerne stadig en vis samhørighed, mens de i gasser interagerer meget mindre.
-Strøm eller dræn, når forskydningskræfter virker på dem. Væsker modstår ikke stress, derfor deformeres de kontinuerligt og permanent, når man påføres dem.
-Tilpas til formen på beholderen, der indeholder dem, og hvis det er gasser, udvides de straks, indtil de dækker hele volumenet af det samme. Desuden, hvis de kan, vil molekylerne hurtigt flygte ud fra beholderen..
-Gasser er let komprimerbare, dvs. deres volumen kan let ændres. På den anden side kræver en større indsats for at ændre volumenet af en væske, derfor betragtes de som ukomprimerbare i en bred vifte af tryk og temperaturer.
-Væsker har en flad fri overflade, når trykket, der virker på dem, er konstant. Ved atmosfærisk tryk er overfladen af en sø uden bølger for eksempel flad.
Den makroskopiske opførsel af en væske er beskrevet af flere begreber, hvor de vigtigste er: densitet, specifik vægt, relativ densitet, tryk, kompressibilitetsmodul og viskositet. Lad os se, hvad hver enkelt består af kort.
I et kontinuerligt medium såsom en væske er det ikke let at holde styr på en enkelt partikel eller et molekyle, så i stedet for at arbejde med massen af en foretrækkes det at gøre det med densitet, en egenskab der vedrører væsken som en hel..
Densitet defineres som forholdet mellem masse og volumen. Betegner densiteten med det græske bogstav ρ, massen m og lydstyrken V:
ρ = m / V.
Når densiteten varierer fra et punkt af væsken til et andet, anvendes udtrykket:
ρ = dm / dV
I det internationale system for enheder måles densiteten i kg / m3.
Tætheden af ethvert stof generelt er ikke konstant. Alt, når det opvarmes, ekspanderes undtagen vand, der udvides, når det er frosset.
Imidlertid forbliver tætheden i væsker næsten konstant over en lang række tryk og temperaturer, selv om gasser lettere oplever variationer, da de er mere komprimerbare..
Specifik tyngdekraft defineres som kvotienten mellem vægten og volumenet. Derfor er det relateret til densiteten, da størrelsen af vægten er mg. Ved at angive den specifikke vægt med det græske bogstav γ har vi:
y = mg / V
Enheden med specifik tyngdekraft i det internationale system for enheder er newton / m3 og med hensyn til densitet kan den specifikke tyngdekraft udtrykkes således:
γ = ρg
Vand og luft er de vigtigste væsker i livet, så de fungerer som et benchmark for andre.
I væsker defineres den relative massefylde som kvotienten mellem massen af en portion væske og massen af et lige så stort volumen vand (destilleret) ved 4 ºC og 1 trykatmosfære.
I praksis beregnes det ved at gøre kvotienten mellem væskens tæthed og vandets vand under disse betingelser (1 g / cm3).3 eller 1000 kg / m3), derfor er den relative densitet en dimensionsløs størrelse.
Det betegnes som ρr eller sg for specifik tyngdekraft, der oversættes som specifik tyngdekraft, et andet navn for relativ tæthed:
sg = ρvæske / ρVand
For eksempel er et stof med sg = 2,5 2,5 gange tungere end vand.
I gasser defineres den relative massefylde på samme måde, men i stedet for at bruge vand som reference anvendes densiteten af luft svarende til 1.225 kg / m.3 ved 1 atmosfæres tryk og 15 ºC.
En væske består af utallige partikler i konstant bevægelse, der er i stand til at udøve kraft på en overflade, for eksempel den af beholderen, der indeholder dem. Det gennemsnitlige tryk P, som væsken udøver på en hvilken som helst flad overflade af område A, defineres gennem kvotienten:
P = F┴/TIL
Hvor F┴ er den lodrette komponent i kraften, derfor er tryk en skalar størrelse.
Hvis kraften ikke er konstant, eller hvis overfladen ikke er flad, defineres trykket af:
p = dF / dA
SI-enhedens tryk er newton / mto, kaldet Pascal og forkortet Pa til ære for den franske fysiker Blaise Pascal.
Imidlertid anvendes i praksis mange andre enheder, enten af historiske eller geografiske årsager eller også i henhold til fagområdet. Enheder i det britiske system eller det kejserlige system bruges meget ofte i engelsktalende lande. For tryk i dette system psi eller pund-kraft / tommeto.
Når en del af væske udsættes for en volumenbelastning, falder den noget. Dette fald er proportionalt med den indsats, hvor proportionalitetskonstanten er den kompressibilitetsmodul Eller simpelthen komprimerbarhed.
Hvis B er kompressibilitetsmodulet, ΔP trykændringen og ΔV / V enhedens volumenændring, så matematisk:
B = ΔP / (ΔV / V)
Enhedsændringen i volumen er dimensioneløs, da det er kvotienten mellem to volumener. På denne måde har kompressibilitet de samme trykenheder.
Som det blev sagt i begyndelsen, er gasser let komprimerbare væsker, hvorimod væsker ikke er, derfor har de kompressibilitetsmoduler, der kan sammenlignes med faste stoffer..
En flydende væske kan modelleres af tynde lag, der bevæger sig i forhold til hinanden. Viskositet er den friktion, der findes mellem dem.
For at udskrive bevægelse til væsken påføres en forskydningsspænding (ikke særlig stor) på en sektion, friktionen mellem lag forhindrer forstyrrelsen i at nå de dybere lag.
I denne model, hvis kraften påføres overfladen af væsken, falder hastigheden lineært i de nederste lag, indtil den forsvinder i bunden, hvor væsken er i kontakt med overfladen i resten af beholderen, der indeholder den..
Matematisk udtrykkes det ved at sige, at størrelsen af forskydningsspændingen τ er proportional med variationen af hastighed med dybde, som betegnes som Av / Δy. Proportionalitetskonstanten er væskens dynamiske viskositet μ:
τ = μ (Δv / Δy)
Dette udtryk er kendt som Newtons viskositetslov, og de væsker, der følger den (nogle følger ikke denne model) kaldes newtonske væsker..
I det internationale system er enhederne med dynamisk viskositet Pa. S, men klar, forkortet P, som er lig med 0,1 Pa.s.
Væsker er klassificeret efter forskellige kriterier, tilstedeværelsen eller fraværet af friktion er en af dem:
Dens densitet er konstant, den er ukomprimerbar, og dens viskositet er nul. Det er også irrotational, det vil sige, at der ikke dannes hvirvelvind inde. Og endelig er den stationær, hvilket betyder, at alle væskepartikler, der passerer gennem et bestemt punkt, har samme hastighed.
I lagene med ægte væsker er der friktioner og derfor viskositet, de kan også være komprimerbare, selvom væsker som sagt er ukomprimerbare i en bred vifte af tryk og temperaturer..
Et andet kriterium fastslår, at væsker kan være newtonske og ikke-newtonske, afhængigt af den viskositetsmodel, de følger:
De opfylder Newtons viskositetslov:
τ = μ (Δv / Δy)
De overholder ikke Newtons lov om viskositet, så deres adfærd er mere kompleks. De klassificeres igen i væsker med viskositet uafhængig af tid og dem med viskositet tidsafhængig, endnu mere kompleks.
Vand er en newtonsk væske, selvom den ideelle væskemodel under visse betingelser beskriver dens opførsel meget godt..
Det er et godt eksempel på en tidsuafhængig ikke-newtonsk væske, specifikt pseudoplastiske væsker, hvor viskositeten øges meget med den påførte forskydningsspænding, men når hastighedsgradienten stiger, stopper den gradvis med at stige..
Det kræver meget forskydningsspænding, før disse typer væsker begynder at strømme. Derefter holdes viskositeten konstant. Denne type væske kaldes bingham væske. Tandpasta og nogle malinger falder også inden for denne kategori..
Det er en væske, der bruges til at bane veje og som et vandtætningsmiddel. Har en Bingham-væskes opførsel.
Helt manglende viskositet, men ved temperaturer tæt på absolut nul.
Endnu ingen kommentarer