Proprietati ale fluidelor

Proprietati ale fluidelor

a)     greutatea specifica

Greutatea pe unitatea de volum d a unui fluid se numeste greutate specifica, fiind egala cu produsul dintre densitatea de masa r si acceleratia gravitationala g:

Greutatea specifica a unui lichid este adesea exprimata ca raportul densitatii lichidului r la o densitate standard (de obicei cea a apei), la presiunea atmosferica normala si la temperatura de 0 C:

- pentru lichide, in care densitatea apei este r_apa = 998 kg/m³;

Similar:

- pentru gaze, in care densitatea aerului este r_aer = 1,204 kg/m³.

b)     vascozitatea

Se considera doua suprafete solide plane A si B asezate la o anumita distanta una de alta intr-un fluid vascos in repaus (fig.2.3). Actionam cu o forta F asupra suprafetei A deplasand-o cu o viteza v constanta in raport cu suprafata B. In timp ce suprafata A se deplaseaza in propriul sau plan, suprafata B are tendinta sa se deplaseze in aceeasi directie. Astfel, in interiorul fluidului exista mai multe straturi paralele care aluneca unele fata de altele, intre care apar forte de frecare interna sau de vascozitate. Stratul care se afla in contact cu suprafata mobila are aceeasi viteza cu aceasta, in timp ce lichidul in contact cu cealalta suprafata se afla in repaus.

Observatii:

daca grosimea z a stratului de fluid dintre suprafete creste, aplicand aceeasi forta F suprafetei A, aceasta va capata o viteza mai mare v, deci v ≈ z;

daca se mareste aria S a suprafetei A se constata o micsorare a vitezei placii, cand este actionata de aceeasi forta, deci v ≈ 1/S;

o crestere a fortei F produce o crestere proportionala a vitezei, deci v ≈ F.

Din cele trei observatii, obtinute experimental, rezulta:

, din care rezulta

in care: h este un factor care depinde de natura fluidului si temperatura sa si se numeste coeficient de vascozitate a fluidului sau vascozitate dinamica

(decapoise)

Observatii:

• pentru lichide vascozitatea scade cu cresterea temperaturii;
• pentru gaze vascozitatea creste cu cresterea temperaturii.

Raportand vascozitatea dinamica h la densitatea fluidului r se obtine vascozitatea cinematica n

,

sau

c)     miscari laminare si miscari turbulente

Se considera un rezervor R₁ din care lichidul se scurge printr-un tub cilindric de sticla T₁, prevazut cu un robinet r. Nivelul lichidului din R₁ este mentinut constant prin alimentarea de la conducta C si printr-un preaplin P, astfel incat in tubul T₁ se poate realiza o viteza medie constanta a lichidului. Printr-un tub T₂, de sectiune mica, se injecteaza in axa tubului T₁ un jet din acelasi lichid, dar colorat, continut in rezervorul R₂ (fig.2.4).

Daca lichidul colorat este injectat paralel cu axa tubului T₁ si daca viteza lichidului din T₁ nu este prea mare, jetul colorat se mentine rectiliniu si de aceeasi grosime pe lungimea lui T₁, deci traiectoriile particulelor de lichid sunt paralele cu axa tubului T₁, caz in care miscarea lichidului se numeste laminara.

Daca marim viteza de curgere prin T₁, deschizand robinetul r, jetul colorat devine sinuos si in cele din urma tot lichidul din tubul T₁ se coloreaza uniform, deci exista miscari transversale si longitudinale ale particulelor de lichid in raport cu tubul T₁, caz in care miscarea lichidului se numeste turbulenta.

Se defineste numarul lui Reynolds:

in care: v este viteza medie de curgere a fluidului;

D - diametrul conductei prin care curge fluidul;

n - vascozitatea cinematica.

In functie de numarul lui Reynolds miscarea lichidului poate fi:

• laminara, daca Re < 2000,
• turbulenta, daca Re > 2000.