Гидростатика. Закон Архимеда

Гидростатика — это  частный случай  гидроаэромеханики,  где изучается  равновесие жидкостей  и газов, т. е. их скорость  равна нулю.

Виды жидкостей
Несжимаемая  жидкость — это  жидкость  или  газ,  где зависимость плотности от давления не имеет никакого  значения.
Сжимаемая жидкость — это газ, где зависимость плотности от давления имеет большое значение.
Идеальная  жидкость  —  это  жидкость,  где  нет  внутреннего трения.
Вязкая жидкость — это жидкость, где присутствует  внутреннее трение.
Баротропная жидкость — это жидкость, где плотность имеет зависимость только от давления.

Давление — это  физическая  величина, которая  характеризует силу,  перпендикулярную поверхности,  и ее действие на каждую единицу этой поверхности:


В  Международной  системе СИ единица давления  — это  паскаль (Па).

Гидростатическое  давление — это  давление,  которое  создается жидкостью,  которая  при воздействии силы тяжести,  остается в равновесии.
Гидростатическое  давление  определяется  следующей  формулой:
 

где h — высота жидкости;
p — плотность жидкости.
 
Давление  жидкости на высоте h определяется формулой:


Закон  Архимеда:  выталкивающая сила,  которая  действует  на тело, погруженное  жидкость или  газ, равна весу жидкости в объеме погруженного тела,  эта сила направлена вверх и  приложена к центру тяжести вытесненного объема жидкости или  газа.


Агрегатные состояния вещества
Фазовый  переход, или превращение — это переход вещества из одного агрегатного  состояния  в другое. При  этом фазовый переход первого  рода имеет скачкообразное изменение внутренней энергии и плотности, это связано с выделением  или поглощением теплоты фазового  перехода, а фазовый  переход  второго рода не обнаруживает скачкообразное изменение внутренней  энергии и плотности, теплота фазового  перехода равна нулю, при  этом переходе скачкообразно меняются  теплоемкость и термодинамические коэффициенты, которые  являются  характеристиками  относительного изменения объема системы.

Жидкость — это тела, которые имеют определенный объем, но не имеют упругости формы.

Поверхностное натяжение — это свойство, обусловленное сила- ми притяжения между молекулами.

Сила поверхностного натяжения — это сила, действующая вдоль поверхности жидкости перпендикулярно линии, которая ограничивает эту поверхность.

Коэффициент поверхностного натяжения — это физическая  величина, определяемая  отношением  модуля силы поверхностного натяжения,   которая  оказывает  воздействие на  границу  поверхностного слоя длиной, к этой длине:


Смачивание — это процесс,  появляющийся на границе соприкосновения  жидкостей с твердыми телами, другими жидкостями и  газами, которое  определено  взаимодействием молекул на границе контактирующих сред. Капиллярные явления — это процессы, определенные поверхностным  натяжением и совершающиеся в тонких узких трубках,  т. е. (капиллярах).
Высота подъема или  опускания  жидкости в капилляре обратно пропорциональна радиусу капилляра и плотности  жидкости, определяется:



Парообразование — это  переход вещества из жидкого состоя- ния в газообразное.
Существуют два типа парообразования:
-   испарение;
-   кипение.

Испарение — это явление  перехода вещества из жидкого состояния в газообразное,  совершающееся  со свободной поверхности жидкости при любой температуре.

Пар (газ) — это  совокупность молекул, которые  вылетают  из жидкости.

Факторы, от которых  зависит испарение:
1)  если температура  повышается, то скорость  испарения  увеличивается;
2)  если создавшийся пар сдувается потоком  воздуха или  откачивается, то скорость  испарения возрастает;
3)  если площадь свободной поверхности  жидкости больше данного объема, то испарение происходит быстрее.

Теплота испарения  или   парообразования  —  это  количество теплоты, которую  нужно  сообщить жидкости при данной температуре и давлении,  чтобы перевести ее в пар той же температуры и при том же давлении.

Кипение — это интенсивное испарение жидкости,  совершающееся не только с ее свободной поверхности, но и во всем объеме жидкости внутри образующихся при этом пузырьков пара.
Кипение  жидкости начинается  при такой  температуре,  когда выполняется условие:


Теплота испарения (теплота парообразования)  — это количество теплоты, которое нужно сообщить веществу, с тем чтобы перевести его из жидкого состояния  в газообразное.

Удельная  теплота парообразования — это количество теплоты, которое необходимо для превращения вещества единичной массы из жидкого состояния  в пар при температуре кипения.

Конденсация — это  переход вещества вследствие  его охлаждения или сжатия из газообразного состояния  в жидкое или твердое.

Разбавленный раствор — это смесь нескольких веществ, в которой одно из веществ является преобладающим, а остальные являются малыми примесями.

Явление осмоса — это проникновение  растворителя в раствор через пористую  перегородку,  плотную для растворенного  вещества и отделяющую раствор от чистой жидкости.
 
Сверхтекучесть — это процесс практически полного отсутствия вязкости, обнаруженного  у жидкого гелия.
Твердые тела бывают двух типов:
-   кристаллические;
-   аморфные.

Кристаллы — это  твердые тела,  обладающие правильным  периодическим расположением собирающих их частиц.
Типы  кристаллов:
1)  металлы, в которых  валентные электроны  оставляют  атомы, делаются коллективизированными, образуя электронный  газ в металлах;
2)  ионные  кристаллы, которые  характеризуются ионной  связью между правильно чередующимися в узлах кристаллической решетки положительными и отрицательными ионами;
3)  валентные кристаллы, характеризуются гомеополярной связью;
4)  молекулярные кристаллы  в узлах  кристаллической  решетки которых  находятся молекулы.
5)  кристаллы с водородными связями — это формирование связи, которое происходит так, что атом водорода передает свой электрон одному из атомов молекулы; водородная связь создастся в основном  за счет ионного  взаимодействия с образующимся ионом водорода.

Тепловое   расширение  —  это  изменение  линейных  размеров и объемов тел, которые возникают за счет нагревания.

Теплопроводность — это вид теплообмена, который  в результате приводит к выравниванию температур различных частей тела, в процессе которого  происходит передача энергии от более  нагретых частей к менее нагретым.
Коэффициент электронной  теплопроводности для  металлов, когда  происходит  классическое приближение   идеального электронного газа:



 теплового движения электронов.

Теплота плавления — это количество теплоты, необходимое для вещества, чтобы  перевести его из твердого кристаллического состояния в жидкое.
 
Кристаллизация — это явление  перехода вещества из жидкого состояния  в твердое кристаллическое.

Кристаллизация  —  процесс,   обратный   плавлению,  который происходит  при  постоянной  температуре,  равной  температуре плавления.

Адсорбция — это концентрирование одного из веществ, совершающееся  в смежном  слое у поверхности  раздела  двух фаз.  Десорбция — это явление, обратное адсорбции, абсорбция характе-  ризуется как объемное поглощение вещества.

Жидкие кристаллы  — это  состояние  отдельных  органических веществ, которые  находятся  в процессе перехода из жидкого состояния  в твердое кристаллическое не сразу, а через промежуточные  состояния, которым  свойственны  свойства  как  жидкостей, так и кристаллов.

Аморфные вещества  — это вещества, не имеющие в конденси- рованном состоянии  кристаллическое строение,  но  обладающие упругостью формы.

Структурное стеклование  — это  перевод аморфного  вещества из жидкого состояния  в твердое, если осуществляется изменение температуры или  давления.

Размягчение — это обратный стеклованию процесс.

Полимеры — это  вещества, молекулы которых  построены  из большого  числа повторяющихся групп.


Лекция добавлена 25.02.2014 в 22:34:29