Struktur cair molekuler. Fitur struktur molekul cairan. Apa itu struktur cairan

Cairan dan gas. Hipotesis kontingensi.

Karakteristik fisik utama cairan dan gas.

Kuliah 3.

Subjek penelitian mekanika cairan dan gas adalah tubuh fisik di mana posisi relatif elemen-elemennya bervariasi terhadap jumlah yang signifikan ketika menerapkan kekuatan yang cukup kecil dari arah yang sesuai. Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϭᴩᴀᴈᴏᴍ, sifat utama dari tubuh cair (atau hanya cairan) adalah ketidakstabilan. Properti fluiditas memiliki cairan tetes (sebenarnya cair, seperti air, bensin, minyak teknis) dan gas (udara, nitrogen, hidrogen, karbon dioksida). Perbedaan signifikan dalam perilaku cairan dan gas, dijelaskan dari sudut pandang struktur molekul, akan ditentukan oleh adanya permukaan bebas permukaan bebas, berbatasan dengan gas, keberadaan tegangan permukaan, kemungkinan Transisi fase, dll.

Semua badan material, terlepas dari keadaan agregat mereka: padat, cair atau gas, memiliki struktur molekul internal (atom) dengan termal internal karakteristik, mikroskopis Pergerakan molekul. Mempertimbangkan ketergantungan hubungan yang terkena antara energi kerabat dari molekul dan energi potensial interaksi tenaga antarmolekul, berbagai struktur molekul dan varietas pergerakan internal molekul muncul.

DI tubuh yang solid. Nilai utamanya adalah energi molekuler interaksi Molekul, sebagai hasilnya, di bawah aksi kekuatan kopling, molekul ini terletak di kisi kristal yang benar dengan posisi keseimbangan stabil pada node kisi ini. Gerakan termal dalam tubuh padat adalah osilasi molekul relatif terhadap node grid dengan frekuensi sekitar 10 12 Hz dan amplitudo, sebanding dengan jarak antara node kisi.

Berbeda dengan padatan, di gas Tidak ada kekuatan kopling antara molekul. Molekul gas membuat gerakan acak, dan interaksinya hanya berkurang untuk bentrokan. Dalam interval antar tabrakan, interaksi antara molekul dapat diabaikan, yang sesuai dengan kelonggaran energi potensial dari interaksi daya molekul dibandingkan dengan energi kinotik dari gerakan kacau mereka. Jarak rata-rata antara dua tabrakan molekul berturut-turut menentukan panjang lari bebas. Kecepatan rata-rata gerak termal molekul sebanding dengan kecepatan perambatan gangguan kecil (kecepatan suara) dalam keadaan gas ini.

Tubuh cair. Dalam struktur molekul dan gerakan termal, molekul menempati keadaan menengah antara benda padat dan gas. Sesuai dengan pandangan yang ada di sekitar beberapa, pusatMolekul dikelompokkan oleh SOS. Molekul tengah atau (pada sisa cairan) tetap tetap, atau bermigrasi pada tingkat, dengan nilai dan arah yang bertepatan dengan kecepatan rata-rata pergerakan macroskopi dari fluida. Dalam cairan, energi potensial dari interaksi molekul bandingkan secara berurutan Dengan energi kin -ometrik dari gerakan termal mereka. Bukti keberadaan osilasi molekul dalam cairan melayani "gerakan Brown" dari partikel padat terkecil yang dimasukkan ke dalam cairan. Osilasi partikel-partikel ini mudah diamati di bidang mikroskop dan dapat dianggap sebagai hasil tabrakan partikel padat dengan molekul cair. Kehadiran cairan interaksi antarmolekul menentukan keberadaan tegangan permukaan fluida pada batasnya dengan media lain, yang menyebabkannya mengambil bentuk seperti itu minimal. Volume cairan kecil biasanya memiliki bentuk penurunan bola. Berdasarkan cairan ini dalam panggilan hidraulik menitik.

Perlu dicatat bahwa batas antara benda padat dan cair tidak sepenuhnya bertentangan. Jadi, ketika terpapar pada kekuatan besar pada cairan tetes (misalnya, pada jet cair), dengan waktu interaksi kecil yang terakhir mengakuisisi properti dekat dengan sifat-sifat padatan yang rapuh. Aliran cairan pada tekanan tinggi di depan lubang memiliki sifat yang dekat dengan sifat padat. Jadi, pada tekanan jet air 10 8 pa besar memotong pelat baja; Pada tekanan sekitar 5 · 10 7 pa - pemotongan granit, pada tekanan 1.5 · 10 7 - 2 · 10 7 pa - menghancurkan batu bara. Tekanan (1,5 - 2) · 10 6 pa cukup untuk menghancurkan berbagai tanah.

Dalam kondisi tertentu, perbatasan antara tubuh cair dan gas mungkin juga tidak ada. Gas mengisi seluruh volume yang disediakan untuk mereka, kepadatan mereka dapat sangat bervariasi tergantung pada kekuatan yang terlampir. Cairan mengisi bejana volume yang lebih besar daripada volume cairan membentuk permukaan bebas - batas bagian antara cairan dan gas. Dalam kondisi normal, volume cairan tergantung pada kekuatan yang melekat padanya. Dekat keadaan kritis, perbedaan antara cairan dan gas menjadi minoritas. Baru-baru ini, konsep keadaan cairan muncul ketika partikel cairan dengan dimensi ke dalam beberapa nanometer dicampur secara merata dengan feri mereka. Dalam hal ini, tidak ada perbedaan visual antara cairan dan uap.

Pasangan berbeda dari gas pada kenyataan bahwa kondisinya bergerak dekat dengan keadaan saturasi. Untuk alasan ini, dapat dalam kondisi tertentu untuk memadatkan sebagian dan membentuk media dua fase. Dengan ekspansi cepat, proses kondensasi tertunda, dan kemudian longsoran terjadi ketika menentukan kemunduran. Dalam hal ini, hukum aliran uap dapat berbeda secara signifikan dari hukum cairan dan gas.

Sifat-sifat padatan, cairan dan gas disebabkan oleh struktur molekulnya yang berbeda . Dalam hal ini, hipotesis utama mekanika cair dan gas adalah hipotesis media berkelanjutan, sesuai dengan yang cairan terus didistribusikan (kontinum), tanpa batal dari ruang pengisian.

Karena lemahnya obligasi antara molekul cairan dan gas (karena mereka fluida), gaya yang terkonsentrasi tidak dapat diterapkan pada permukaannya, tetapi hanya beban distribusi. Pergerakan arah cairan terbuat dari pergerakan pindah kacau ke segala arah relatif satu sama lain dari sejumlah besar molekul. Dalam mekanisme cairan dan gas, yang mempelajari gerakan terarah mereka, bergantung pada distribusi terus-menerus dari seluruh karakteristik cairan dalam ruang yang sedang dipertimbangkan. Struktur molekuler hanya diperhitungkan dalam deskripsi matematika karakteristik fisik fluida atau gas, yang dilakukan ketika mempertimbangkan proses transfer dalam gas.

Model medium yang solid sangat berguna ketika mempelajari pergerakannya, karena memungkinkan menggunakan peralatan matematika yang dikembangkan dengan baik dari fungsi-fungsi berkelanjutan.

Batas kuantitatif penerapan aparatur matematika mekanisme media padat untuk gas ditetapkan oleh nilai kriteria knudsen - rasio jalur bebas rata-rata molekul gas l. ke ukuran karakteristik aliran L.

Jika KN.< 0.01 Aliran gas dapat dianggap sebagai aliran media padat. Ketika permukaan padat disederhanakan dengan media padat, molekulnya menempel padanya (hipotesis prandtl tentang lengket) dan sehubungan dengan ini, kecepatan cairan pada permukaan tubuh yang solid sama dengan kecepatan permukaan ini, dan Suhu cairan di dinding sama dengan suhu dinding.

Jika \u003e0,01, pergerakan gas jarang menggunakan peralatan matematika dari teori molekul-keram-etsa dianggap.

Dalam rekayasa, hipotesis media berkelanjutan mungkin tidak dilakukan ketika menghitung aliran cairan atau gas dalam celah sempit. Molekul memiliki ukuran sekitar 10 -10 m; Selama kesenjangan sekitar 10 -9 m karakteristik nanoteknologi, penyimpangan signifikan dari data yang dihitung yang diperoleh dengan persamaan dinamika fluida yang biasa dapat diamati.

Teori kinetik molekuler memungkinkan untuk memahami mengapa zat tersebut mungkin dalam kondisi gas, cair dan padat.

Gas. Dalam gas, jarak antara atom atau molekul rata-rata berkali-kali lebih dari ukuran molekul itu sendiri (Gbr. 10). Misalnya, pada tekanan atmosfer, volume bejana sepuluh ribu kali lebih tinggi dari volume molekul gas di bejana.

Gas-gas mudah dikompresi, karena ketika gas dikompresi, hanya jarak rata-rata antara molekul yang berkurang, tetapi molekul tidak "menekan" satu sama lain (Gbr. 11).

Molekul dengan kecepatan besar - ratusan meter per detik - bergerak di ruang angkasa. Berikut ini, mereka memantul satu sama lain dengan arah yang berbeda seperti bola biliar.
Kekuatan lemah dari daya tarik molekul gas tidak mampu menjaga mereka satu sama lain. Oleh karena itu, gas dapat diperluas tanpa batas. Mereka tidak mempertahankan berbagai bentuk atau volume.
Banyak pukulan molekul tentang dinding kapal menciptakan tekanan gas.

Cairan. Dalam cairan, molekul terletak hampir dekat satu sama lain (Gbr. 12). Oleh karena itu, molekul fluida berperilaku berbeda dari pada gas. Ditutup, seperti di kandang, molekul lain, itu membuat "berjalan di tempat" (ragu-ragu di dekat posisi keseimbangan, menghadapi molekul tetangga). Hanya dari waktu ke waktu, ia melakukan "lompatan", menerobos "batang sel", tetapi segera jatuh ke "sel" baru yang dibentuk oleh tetangga baru. Waktu "kehidupan menetap" molekul air, I.E. Waktu osilasi tentang satu posisi keseimbangan tertentu, pada suhu kamar sama dengan rata-rata 10 -11 s. Waktu satu osilasi secara signifikan lebih sedikit (10 -12 - 10 -13 s). Dengan meningkatnya suhu, waktu molekul "menetap" berkurang. Sifat gerakan molekuler dan cairan untuk pertama kalinya didirikan oleh fisikawan Soviet ya. I. Frenkel, memungkinkan untuk memahami sifat dasar cairan.

Frenkel Yakov Ilyich (1894 - 1952) - teori fisikawan Soviet yang luar biasa, yang memberikan kontribusi yang signifikan terhadap berbagai bidang fisika. Ya. I. Frenkel adalah penulis teori modern keadaan cair zat tersebut. Mereka meletakkan dasar dari teori feromagnetisme. The Works of Ja. I. Frenkel untuk listrik atmosfer dan asal mula medan magnet bumi dikenal luas. Teori kuantitatif pertama divisi uranium nuklei diciptakan oleh Ya. I. Frenkel.

Molekul cair terletak langsung satu sama lain. Oleh karena itu, ketika mencoba mengubah volume fluida, bahkan deformasi molekul itu sendiri mulai dari nilai kecil (Gbr. 13). Dan untuk ini Anda membutuhkan kekuatan yang sangat besar. Ini menjelaskan rendahnya kompresibilitas cairan.

Cairan, seperti yang Anda tahu, cairan, mis. Jangan menyimpan formulir Anda. Ini dijelaskan oleh yang berikut. Jika cairan tidak mengalir, maka lompatan molekul dari satu posisi "diselesaikan" ke posisi lain terjadi dengan frekuensi yang sama tetapi semua arah (Gbr. 12). Kekuatan eksternal terutama tidak mengubah jumlah lompatan molekul per detik, tetapi lompatan molekul dari satu posisi "menetap" ke yang lain terjadi terutama ke arah kekuatan eksternal (Gbr. 14). Itulah sebabnya cairan mengalir dan mengambil bentuk bejana.
Tubuh yang solid. Atom atau molekul padat, berbeda dengan cairan, ia berfluktuasi tentang posisi keseimbangan tertentu. Benar, kadang-kadang molekul mengubah posisi kesetimbangan, tetapi itu sangat jarang. Itulah sebabnya tubuh solid mempertahankan tidak hanya volume, tetapi juga bentuknya.

Ada perbedaan penting lain antara cairan dan benda padat. Cairan dapat dibandingkan dengan kerumunan, yang anggota individu yang ditafsirkan dengan gelisah di tempat, dan tubuh padat mirip dengan kohort ramping, yang anggotanya tidak setidaknya berdiri di rak "Smirno" (karena panasnya gerakan), tetapi tahan terhadap interval tertentu di antara mereka sendiri. Jika Anda menghubungkan pusat-pusat posisi ekuilibrium atom atau ion padat, maka panggangan spasial yang benar disebut kristal. Gambar 15 dan 16 menggambarkan kisi kristal dari masak garam dan berlian. Pesanan internal di lokasi atom kristal mengarah pada bentuk eksternal yang benar secara geometris. Gambar 17 menunjukkan berlian yakut.

Penjelasan kualitatif dari sifat dasar suatu zat berdasarkan teori molekuler-kinetik, seperti yang Anda lihat tidak terlalu sulit. Namun, teori tersebut menetapkan hubungan kuantitatif antara nilai-nilai yang diukur pada percobaan (tekanan, suhu, dll) dan sifat-sifat molekul itu sendiri, jumlah dan kecepatan gerakan mereka, sangat kompleks. Kami akan membatasi diri pada pertimbangan teori gas.

1. Berikan bukti keberadaan pergerakan panas molekul. 2. Mengapa gerakan Brown secara terasa hanya dalam partikel massa kecil? 3. Apa sifat kekuatan molekuler? 4. Bagaimana kekuatan interaksi antara molekul tergantung pada jarak di antara mereka? 5. Mengapa dua bar memimpin dengan pemotongan bersih yang halus tetap melalui jika mereka saling datang? 6. Apa perbedaan antara gerakan termal gas, cairan dan padatan?

Dalam kondisi cair

Kondisi gas.

Soliditas hipotesis.

Bagian dari mekanika. hydromekanik.

hidrolika.

Dalam hidraulik dipelajari

Archimedes bertindak.

Undang-undang Archimedes diformulasikan sebagai berikut: pada tubuh yang terbenam dalam cairan (atau gas), gaya pelukan sama dengan berat cairan (atau gas) dalam volume tubuh. Daya dipanggil kekuatan archimedes.:

di mana - kepadatan cairan (gas) adalah untuk mempercepat jatuh bebas, dan volume tubuh yang terbenam (atau bagian dari volume tubuh di bawah permukaan). Jika tubuh mengapung di permukaan (bergerak naik atau turun secara merata), kekuatan pelepasan (juga disebut Angkatan Archimedean) sama dengan modul (dan ke arah yang berlawanan) kekuatan gravitasi yang bekerja pada volume cairan (gas), dan melekat pada pusat keparahan volume ini.

Dengan demikian, sesuai dengan metode Euler, aliran secara keseluruhan pada saat ini adalah bidang vektor yang disajikan dari kecepatan yang berkaitan dengan titik-titik tetap ruang. Secara umum, kecepatan akan berfungsi dari koordinat dan waktu.

u \u003d f (x, y, z, t) (1)

Untuk diperkenalkannya konsep kecepatan dalam hidrolika, pergerakan partikel diperhitungkan hanya untuk periode waktu yang tak terbatas. Jika Anda mengambil titik 1 dalam cairan yang bergerak, maka vektor kecepatan akan u 1.

Jika Anda memilih titik 2 ke arah vektor ini, maka di dalamnya vektor kecepatan akan u2.Demikian pula, Anda bisa mendapatkan vektor kecepatan u3, U4,dll.

Kombinasi vektor-vektor ini adalah garis putus-putus, yang, dengan penurunan jarak antara titik-titik ke nilai-nilai kecil yang tak terbatas, berubah menjadi kurva, yang disebut baris saat ini.

Memaksa dalam cairan

Memaksa massa.Dengan cara yang berbeda, kekuatan-kekuatan ini disebut kekuatan yang didistribusikan oleh massa: untuk setiap partikel dengan massa M.= W.kekuasaan Tindakan F., tergantung pada massanya.

Kekuatan permukaan.Seperti itu disebut kekuatan yang bertindak pada permukaan dasar w.yang bisa berada di permukaan dan di dalam cairan; Pada permukaan yang dilakukan secara sewenang-wenang di dalam cairan.

Begitulah kekuatan: kekuatan tekanan yang membentuk normal ke permukaan; kekuatan gesekan yang bersinggungan ke permukaan.

Dalam cairan istirahat, hanya satu jenis tegangan yang mungkin. - Tegangan kompresi, I.E. tekanan hidrostatis.
Tekanan hidrostatik dalam cairan memiliki dua properti berikut:

Pada permukaan luar, tekanan hidrostatik selalu diarahkan normal, di dalam volume cairan.
Properti ini langsung mengikuti dari menentukan tekanan sebagai tegangan dari gaya tekan normal. Di bawah permukaan luar cairan, tidak hanya permukaan bagian cairan dengan dinding media gas atau padat, tetapi juga permukaan volume dasar secara mental dilepaskan dari total volume fluida.
Pada titik mana pun di dalam cairan, tekanan hidrostatik ke segala arah adalah sama, yaitu, tekanan tidak tergantung pada sudut kemiringan situs yang bertindak pada saat ini. Untuk membuktikan properti ini, kami memilih volume dasar dalam bentuk tetrahedron persegi panjang dengan tulang rusuk, sejajar dengan sumbu koordinat dan, masing-masing, sama dengan DX, DY dan DZ (Gbr. 2.1).

Jenis tekanan

Nilai absolut diukur relatif terhadap tekanan yang sama dengan nol absolut.

Berlebihan adalah besarnya tekanan yang diukur dengan lebih banyak barometrik

Vacuummetric adalah nilai yang tekanan yang diukur kurang dari barometrik

Atmosfer (barometrik)

9. Cairan keseimbangan di bawah aksi gravitasi. Distribusi tekanan secara mendalam.

10. Pengukuran tekanan tinggi kolom fluida. Instrumen untuk pengukuran tekanan.

Klasifikasi Pipa.

Tergantung pada jenis paking dan / atau transisi (jenis dukungan)

tanah - ditumpuk di atas permukaan tanah pada dukungan terpisah;
atas;

melengkung;
penangguhan;
balok;

bawah tanah - ditumpuk langsung ke tanah di parit, Belanda, umbi, galeri, pada dukungan di terowongan dan dukera;
bawah air - ditumpuk di bagian bawah reservoir, sungai atau di parit, dump di bagian bawah;
mengapung - ditumpuk di permukaan rawa-rawa, serta danau, sungai, dll. Badan air dengan pengencang ke lantai (lebih sering plastik).

Tergantung pada lingkungan yang diangkut

Pipa pada saluran air untuk air garam di Austria. Aqueduct dibangun pada akhir abad XVIII

Amonia - dimaksudkan untuk mengangkut amonia. Di Rusia dan Ukraina memiliki batang ekspor amonia TOGLITTI - Odessa.
Pasokan air dirancang untuk menyediakan air populasi, perusahaan industri, transportasi. Tergantung pada jenis konsumsi kebutuhan rumah tangga dan industri, pipa pasokan air dibedakan oleh sifat organoleptik dan kesesuaian untuk minum: ekonomi dan minum, industri, pemadam kebakaran, irigasi.
Saluran udara - sering dibuat dalam kerangka perusahaan industri untuk memastikan produksi udara terkompresi [ sumbernya tidak ditentukan 1629 hari] .
Pipa gas dimaksudkan untuk mengangkut minyak bumi, alam dan buatan gas yang terkait. Pipa gas strategis dimaksudkan untuk transmisi ke volume gas besar jarak jauh - ekspor ke perusahaan yang melaksanakan sintesis gas [ sumbernya tidak ditentukan 1629 hari] .
Pipa minyak dimaksudkan untuk transportasi minyak mentah. Dalam hal ini, minyak dikenakan pemanasan yang menghambat pemadatan parafin yang termasuk dalam komposisinya [ sumbernya tidak ditentukan 1629 hari] .
Produk minyak bumi - dimaksudkan untuk transportasi produk minyak bumi, termasuk bensin dan minyak tanah diperoleh sebagai akibat dari retak. Ini dilakukan untuk perusahaan yang ditujukan untuk produksi produk minyak bumi berproses tinggi. Pipa tersebut paling sering digunakan dalam satu perusahaan. Untuk transportasi produk minyak bumi untuk jarak yang berbeda, otomotif khusus atau tangki kereta api digunakan.
Mazutopolova - Pipa mengangkut produk minyak bumi berat, limbah pecah. Produk tersebut dapat digunakan sebagai bahan bakar buang air, serta untuk diproses dalam bahan bakar diesel atau bahkan untuk pemisahan lebih lanjut dari hidrokarbon cahaya [ sumbernya tidak ditentukan 1629 hari] .
Steam Pipe - Pipa proses untuk mentransmisikan uap di bawah tekanan yang digunakan untuk memanaskan atau bekerja mekanisme pihak ketiga [ sumbernya tidak ditentukan 1629 hari] .
Pipa kondensat - pipa teknologi yang dirancang untuk mengumpulkan kondensat [ sumbernya tidak ditentukan 321 hari] .
Pipa produk - dalam arti umum, pipa yang dimaksudkan untuk mengangkut zat-zat yang disintesis secara artifisial (termasuk yang tercantum di atas), paling sering - produk sintesis minyak. Dalam kasus tertentu, itu dapat berarti sistem yang dimaksudkan untuk pengiriman pada pipa benda apa pun yang cocok untuk ini [ sumbernya tidak ditentukan 1629 hari] .
Inti massa - ditujukan untuk transportasi hydrotort dalam gambut, berbagai bahan curah di gudang dan perusahaan industri, pembangkit listrik tenaga termal nol, dll.
Etilen - infrastruktur yang ditujukan untuk transportasi pada pipa bahan baku industri yang disintesis spesifik - etilen [ sumbernya tidak ditentukan 1629 hari] .
Pengangkatan Panas (Lihat Jaringan Termal) - Dirancang untuk mengirimkan pembawa panas (air, uap air) dari sumber energi termal di gedung perumahan, bangunan umum dan perusahaan industri. Berdasarkan lokasi relatif terhadap bangunan dan struktur dibagi menjadi eksternal dan internal. Bergantung pada panjangnya, diameter dan jumlah energi yang ditransmisikan, dibagi menjadi: bagasi (dari sumber energi ke microdistrict atau perusahaan), distribusi (dari pipa utama ke pipa yang terjadi pada bangunan individu), cabang (dari pipa distribusi ke node dari koneksi konsumen panas lokal).

Tergantung pada tujuan

Pipa utama - Pipa dan ketukan dari mereka dengan diameter hingga 1420 mm (inklusif); Satu produksi dan kompleks teknologi yang mencakup bangunan, struktur, bagian linearnya, termasuk objek yang digunakan untuk memastikan transportasi, penyimpanan dan (atau) transshipment ke mobil, kereta api dan air hidrokarbon cair atau gas, pengukuran cair (minyak, produk minyak, Gas hidrokarbon cair, kondensat gas, sebagian kecil paru-paru hidrokarbon, campurannya) atau hidrokarbon gas (gas) yang memenuhi persyaratan undang-undang.
Pipa Tujuan Khusus - Duumbers dan Terowongan untuk berbaring di dalamnya (saat melintasi berbagai kendala) pipa, jaringan panas, elektrokabut, dll.; Ini juga mencakup berbagai fungsi pendukung mandiri dan selaput dan pipa khusus lainnya.

Pneumatic Mail - penggunaan udara di bawah tekanan untuk bergerak melalui pipa benda fisik - paling sering, kapsul standar dengan objek massa dan volume kecil. Digunakan dalam satu atau bangunan dekat, menggunakan metode perutean mekanis [ sumbernya tidak ditentukan 1629 hari] .
Sewerage dirancang untuk mengganggu aliran industri dan domestik yang tercemar melalui sistem pipa dengan pembersihan dan netralisasi sebelum dibuang atau dikeluarkan di dalam air. Dengan janji temu, sistem limbah dibagi menjadi: rumah tangga, industri, drainase; Oleh lokasi: internal dan outdoor; Berdasarkan jenis: tekanan (reset di bawah tekanan) dan non-tekanan (reset ditandatangani).

Drainase (drainase)

Berair

26. Sistem persamaan dan masalah perhitungan hidrolik pipa

Struktur dan fitur keadaan cair dan gas. Hipotesis kontingensi. Subjek dan metode hidrolika.

Dalam kondisi cair Zat ini mempertahankan volume, tetapi tidak melestarikan formulir. Ini berarti bahwa cairan hanya dapat mengambil bagian dari volume bejana, tetapi juga dapat mengalir bebas di seluruh permukaan kapal. Keadaan cair biasanya dianggap sebagai perantara antara tubuh dan gas yang solid. Bentuk tubuh cair dapat sepenuhnya atau sebagian untuk ditentukan oleh fakta bahwa permukaan mereka berperilaku seperti membran elastis. Jadi, air dapat dikumpulkan dalam tetes. Tetapi cairan tersebut mampu mengalir bahkan di bawah permukaan tetapnya, dan ini juga berarti tidak membuat bentuknya (bagian internal tubuh cair). Molekul cair tidak memiliki posisi tertentu, tetapi pada saat yang sama, kebebasan penuh perpindahan tidak tersedia. Di antara mereka ada daya tarik, cukup kuat untuk menjaga mereka dalam jarak dekat. Zat dalam keadaan cair ada dalam kisaran suhu tertentu, di bawah ini yang masuk ke keadaan padat (kristalisasi terjadi atau dikonversi menjadi keadaan amorf solid-state - kaca), di atas - dalam gas (penguapan). Batas-batas interval ini tergantung pada tekanan. Sebagai aturan, suatu zat dalam keadaan cair hanya memiliki satu modifikasi. (Pengecualian yang paling penting adalah cairan kuantum dan kristal cair.) Oleh karena itu, dalam banyak kasus, cairan tidak hanya keadaan agregat, tetapi juga fase termodinamika (fase cair). Semua cairan disesuaikan dengan cairan dan campuran bersih. Beberapa campuran cairan sangat penting untuk hidup: darah, air laut dan cairan lain dapat melakukan fungsi pelarut. Seperti gas, cairan juga sebagian besar isotropik. Namun, ada cairan dengan sifat anisotropik - kristal cair. Selain isotropik, apa yang disebut fase normal, zat-zat ini, mesogen, memiliki satu atau lebih fase termodinamika yang dipesan, yang disebut mesophases. Kompilasi dalam mesofase terjadi karena bentuk khusus molekul kristal cair. Ini biasanya molekul sempit panjang yang bermanfaat agar sesuai dengan kapak mereka bertepatan.

Kondisi gas. Ini adalah karakteristik bahwa itu tidak melestarikan bentuk atau volume. Gas mengisi semua ruang yang tersedia dan menembus semua tangkapannya. Kondisi ini khas zat dengan kepadatan rendah. Transisi dari cairan ke dalam kondisi gas disebut penguapan, dan transisi yang berlawanan dari keadaan gas dalam kondensasi cair. Transisi dari keadaan padat ke gas, melewati cairan, disebut sublimasi atau sublimasi. Dari sudut pandang mikroskopis, gas adalah keadaan suatu zat di mana molekulnya berinteraksi dengan lemah dan bergerak kacau. Interaksi di antara mereka dikurangi menjadi bentrokan sporadis. Energi kinetik molekul melebihi potensi. Seperti cairan, gas memiliki fluiditas dan tahan deformasi. Tidak seperti cairan, gas tidak memiliki volume tetap dan tidak membentuk permukaan bebas, dan mereka berusaha untuk mengisi seluruh volume yang dapat diakses (misalnya, kapal). Menurut sifat kimia gas dan campurannya sangat beragam - dari gas inert efektif rendah hingga campuran gas yang meledak. Konsep "gas" kadang-kadang didistribusikan tidak hanya pada agregat atom dan molekul, tetapi juga pada agregat partikel lain - foton, elektron, partikel brown, serta plasma. Beberapa zat tidak memiliki kondisi gas. Zat ini dengan struktur kimia yang kompleks, yang, dengan meningkatnya suhu, hancur karena reaksi kimia lebih awal daripada menjadi gas. Tidak ada fase termodinamika gas yang berbeda dari satu zat. Gas ditandai dengan isotropy, yaitu, independensi karakteristik dari arah. Dalam kondisi duniainya yang biasa, gas memiliki kepadatan yang sama di mana saja, tetapi ini bukan hukum universal, di bidang eksternal, misalnya, di bidang tanah, atau dalam kondisi suhu yang berbeda, kepadatan gas dapat bervariasi dari titik ke titik . Keadaan gas dari zat dalam kondisi ketika keberadaan fase cairan atau padat yang stabil dari zat yang sama adalah mungkin, biasa disebut uap.

Soliditas hipotesis. Fluid dianggap sebagai sistem partikel material yang tidak terbentuk, terus mengisi ruang di mana ia bergerak.

Partikel cair adalah volume kecil yang tak terbatas di mana ada banyak molekul cairan. Misalnya, jika kita mempertimbangkan kubus air dengan sisi sisi 0,001 cm, maka volume akan menjadi 3,3-10 13 molekul. Partikel cair mengandalkan cukup kecil dibandingkan dengan ukuran area yang ditempati oleh cairan bergerak.

Dengan asumsi ini, fluida umumnya dianggap sebagai kontinum - media padat, terus mengisi ruang, I.E. Diasumsikan bahwa tidak ada kekosongan atau diskontinuitas dalam cairan, semua karakteristik cairan adalah fungsi berkelanjutan yang memiliki turunan swasta berkelanjutan dalam semua argumen mereka. Media padat adalah model yang berhasil digunakan dalam studi hukum beristirahat dan gerakan fluida.

Legitimasi penerapan model cair adalah media padat yang dikonfirmasi oleh semua praktik hidraulik.

Bagian dari mekanika. di mana keseimbangan dan pergerakan fluida dipelajari, serta interaksi daya antara cairan dan disederhanakan oleh tubuh atau permukaan yang membatasi, disebut hydromekanik.

Menerapkan bagian dari hidromekanik, di mana lingkaran masalah teknis tertentu, tugas dan metode izin mereka disebut hidrolika.Biasanya, hidraulik ditentukan sebagai ilmu atas hukum keseimbangan dan pergerakan cairan dan metode penerapan undang-undang ini untuk menyelesaikan masalah praktis.

Hidraulik yang dibahas terutama aliran fluida, terbatas dan diarahkan oleh dinding padat, I.E., arus internal, berbeda dengan aerohidromekanik, yang mempelajari aliran eksternal tubuh dengan media padat.

Dalam hidraulik dipelajarigerakan terutama cairan tetes, sedangkan pada mayoritas yang luar biasa mereka dianggap tidak terkompresif. Arus gas internal termasuk dalam wilayah hidraulik hanya dalam kasus-kasus di mana kecepatan alirannya secara signifikan kurang dari kecepatan suara dan, oleh karena itu, kompresibilitas gas dapat diabaikan. Ini, seperti aliran udara dalam sistem ventilasi. Di masa depan, di bawah istilah "cair" kita akan memahami cairan tetes, serta gas, ketika itu bisa dianggap tidak terkompresif.

Metode yang digunakan dalam hidraulik modern Saat mempelajari gerakan, itu adalah sebagai berikut. Model fisik dari proses ini dibuat, yang menetapkan karakteristik kualitatifnya dan faktor penentu. Berdasarkan model fisik dan diperlukan untuk praktik keakuratan, model matematika dirumuskan. Fenomena itu yang tidak setuju dengan analisis teoritis diselidiki dengan cara eksperimental, dan hasilnya direpresentasikan sebagai rasio empiris. Model matematika diformalkan dalam bentuk algoritma dan program, untuk mendapatkan solusi menggunakan peralatan komputasi. Solusi yang diperoleh dianalisis, dibandingkan dengan data eksperimental yang ada, dan ditentukan dengan menyesuaikan model matematika dan larutan solusinya.

Cair- Substansi dalam perantara negara antara solid dan gas. Keadaan agregat substansi di mana molekul (atau atom) saling berhubungan sehingga memungkinkannya untuk mempertahankan volumenya, tetapi tidak cukup kuat untuk menjaga bentuknya.

Sifat cairan.

Cairan dengan mudah mengubah bentuknya, tetapi tetap volume. Dalam kondisi normal, mereka mengambil bentuk bejana di mana ada.

Permukaan cairan yang tidak menyentuh dinding kapal disebut gratis dipertunjukkan. Ini terbentuk sebagai hasil dari gravitasi gravitasi pada molekul fluida.

Struktur cairan.

Sifat-sifat cairan dijelaskan oleh fakta bahwa kesenjangan antara molekulnya kecil: molekul dalam cairan dikemas begitu erat sehingga jarak antara masing-masing dua molekul kurang dari dimensi molekul. Penjelasan tentang perilaku cairan berdasarkan sifat pergerakan molekuler fluida diberikan oleh ilmuwan Soviet Ya. I. Frenkel. Disimpulkan sebagai berikut. Molekul fluida berfluktuasi di dekat posisi kesetimbangan waktu, menghadapi molekul lain dari lingkungan terdekat. Dari waktu ke waktu, ia berhasil membuat "lompatan" untuk meninggalkan tetangganya dari lingkungan terdekat dan terus melakukan fluktuasi yang sudah ada di antara tetangga lainnya. Waktu penyelesaian kehidupan molekul air, I.E. Waktu osilasi tentang satu posisi keseimbangan pada suhu kamar, sama dengan rata-rata 10 -11 s. Waktu satu osilasi secara signifikan kurang - 10 -12 - 10 -13.

Karena jarak antara molekul cair kecil, maka upaya untuk mengurangi volume fluida menyebabkan deformasi molekul, mereka mulai menolak terpisah satu sama lain dan volume jelas dihapus oleh kompresibilitas cair yang rendah. Aliran fluida dijelaskan oleh fakta bahwa "melompat" molekul dari satu posisi menetap ke posisi lain terjadi pada semua arah dengan frekuensi yang sama. Kekuatan eksternal tidak mengubah jumlah "lompatan" per detik terlihat, itu hanya menetapkan arah preferensial mereka dari dan aliran fluida dijelaskan dan fakta bahwa dibutuhkan bentuk bejana.

Sesuai dengan teori molekul-kinetik, semua badan terdiri dari molekul. Proses yang dipelajari dalam mekanika cair dan gas adalah hasil dari sejumlah besar molekul. Misalnya, tidak masuk akal untuk berbicara tentang suhu satu molekul. Ketika jarak antara molekul berulang kali melebihi dimensi molekul itu sendiri, mereka bergerak secara independen satu sama lain, sebagai akibat dari tabrakan kecepatan mereka dan arah gerakan terus berubah. Zat-zat tersebut disebut gas. Ketika jarak antar molekul sepadan dengan dimensi molekul, pengaruh timbal balik molekul menjadi penting. Molekul untuk beberapa waktu melakukan gerakan osilasi di dekat posisi keseimbangan, kemudian melompat ke posisi ekuilibrium baru (teori Ya. Frankel). Fitur struktur ini mendasari sifat-sifat seperti viskositas dan tegangan permukaan.

Dalam mekanik, cairan dan gas tidak diselidiki dari sudut pandang struktur molekul mereka. Cairan dan gas dianggap sebagai media padat (kontinum), tanpa molekul dan ruang intermolekul.

Untuk memperkirakan keadilan penerapan media padat untuk gas, kriteria knudsen digunakan:

dimana l. - Panjang jarak tempuh bebas molekul, M; L. - Aliran karakteristik aliran fluida (gas), m. KN. < 0,01 гипотеза сплошности справедлива, при KN. \u003e 0,01 terjadi aliran gas jarang dan hipotesis kontak tidak dapat diterapkan.

Hipotesis ini dikonfirmasi oleh berbagai eksperimen. Oleh karena itu, cukup masuk akal untuk dianggap hipotesis media berkelanjutan oleh teori utama mekanika cair dan gas.