โครงสร้างโมเลกุลของของเหลว คุณสมบัติของโครงสร้างโมเลกุลของของเหลว โครงสร้างของของเหลวคืออะไร

ของเหลวและก๊าซ สมมติฐานความต่อเนื่อง

ลักษณะทางกายภาพพื้นฐานของของเหลวและก๊าซ

บรรยาย 3

หัวข้อของการศึกษากลศาสตร์ของของเหลวและก๊าซเป็นร่างกายทางกายภาพซึ่งตำแหน่งสัมพัทธ์ขององค์ประกอบจะเปลี่ยนแปลงไปตามจำนวนที่มีนัยสำคัญเมื่อมีการใช้แรงเล็กน้อยเพียงพอของทิศทางที่สอดคล้องกัน ΤᴀᴋᴎᴍᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍคุณสมบัติหลักของของเหลว (หรือของเหลว) คือ ความลื่นไหล คุณสมบัติของการไหลจะถูกครอบครองโดยของเหลวหยดทั้งสอง (จริง ๆ แล้วของเหลวเช่นน้ำน้ำมันเบนซินน้ำมันทางเทคนิค) และก๊าซ (อากาศไนโตรเจนไฮโดรเจนคาร์บอนไดออกไซด์) ความแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญในพฤติกรรมของของเหลวและก๊าซอธิบายจากมุมมองของโครงสร้างโมเลกุลจะถูกกำหนดโดยการปรากฏตัวของพื้นผิวที่เป็นอิสระในของเหลวหยดที่อยู่ติดกับก๊าซการปรากฏตัวของแรงตึงผิวความเป็นไปได้ของ a การเปลี่ยนเฟส ฯลฯ

เนื้อวัสดุทั้งหมดโดยไม่คำนึงถึงสถานะของการรวมตัว: ของแข็งของเหลวหรือก๊าซมีโครงสร้างโมเลกุลภายใน (อะตอม) ที่มีลักษณะความร้อนภายใน กล้องจุลทรรศน์ การเคลื่อนที่ของโมเลกุล คำนึงถึงการพึ่งพาความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลและพลังงานศักย์ของปฏิสัมพันธ์ของแรงระหว่างโมเลกุลโครงสร้างโมเลกุลต่างๆและประเภทของการเคลื่อนที่ภายในของโมเลกุลจะเกิดขึ้น

ใน ของแข็ง มีความสำคัญอย่างยิ่ง พลังงานโมเลกุลของปฏิสัมพันธ์ โมเลกุลซึ่งเป็นผลมาจากการกระทำของแรงร่วมกันโมเลกุลจะถูกจัดเรียงในตาข่ายคริสตัลปกติโดยมีตำแหน่งของสมดุลคงที่ที่บริเวณของตาข่ายนี้ การเคลื่อนที่ด้วยความร้อนในของแข็งคือการสั่นของโมเลกุลที่สัมพันธ์กับพื้นที่ตาข่ายที่มีความถี่ของลำดับ 10 12 เฮิรตซ์และแอมพลิจูดเป็นสัดส่วนกับระยะห่างระหว่างพื้นที่ตาข่าย

ตรงกันข้ามกับร่างกายที่มั่นคงใน ก๊าซ ไม่มีแรงยึดเกาะระหว่างโมเลกุล โมเลกุลของแก๊สเคลื่อนที่แบบสุ่มและปฏิสัมพันธ์ของมันจะลดลงเฉพาะการชนกัน ในช่วงเวลาระหว่างการชนกันปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลอาจถูกละเลยซึ่งสอดคล้องกับความเล็กของพลังงานศักย์ของปฏิสัมพันธ์แรงของโมเลกุลเมื่อเทียบกับพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ที่สับสนวุ่นวาย ระยะห่างเฉลี่ยระหว่างการชนกันของโมเลกุลสองครั้งต่อเนื่องกันเป็นตัวกำหนด ความยาวเส้นทางฟรี ความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลเทียบได้กับความเร็วของการแพร่กระจายของสิ่งรบกวนขนาดเล็ก (ความเร็วของเสียง) ในสถานะที่กำหนดของก๊าซ

ของเหลว ในแง่ของโครงสร้างโมเลกุลและการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลพวกมันครอบครองสถานะกลางระหว่างของแข็งและก๊าซ ตามมุมมองที่มีอยู่รอบ ๆ บางส่วน ศูนย์กลาง, โมเลกุลจัดกลุ่มโมเลกุลใกล้เคียงที่ทำการสั่นสะเทือนขนาดเล็กโดยมีความถี่ใกล้เคียงกับความถี่การสั่นสะเทือนของโมเลกุลในตาข่ายของของแข็งและความกว้างของลำดับของระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโมเลกุล โมเลกุลกลาง (ที่เหลือของของเหลว) จะอยู่นิ่งหรือเคลื่อนที่ด้วยความเร็วที่สอดคล้องกับค่าและทิศทางด้วยความเร็วเฉลี่ยของการเคลื่อนที่ระดับมหภาคของของเหลว ในของเหลวพลังงานศักย์ของปฏิสัมพันธ์ของโมเลกุล เทียบได้ตามลำดับ ด้วยพลังงานจลน์ของการเคลื่อนที่ด้วยความร้อน การพิสูจน์การสั่นสะเทือนของโมเลกุลในของเหลวคือ "การเคลื่อนที่แบบบราวเนียน" ของอนุภาคของแข็งที่เล็กที่สุดที่นำเข้าไปในของเหลว การสั่นสะเทือนของอนุภาคเหล่านี้สังเกตได้ง่ายในสนามของกล้องจุลทรรศน์และถือได้ว่าเป็นผลมาจากการชนกันของอนุภาคของแข็งกับโมเลกุลของของเหลว การปรากฏตัวของปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลในของเหลวเป็นตัวกำหนดความตึงผิวของของเหลวที่ขอบเขตของมันกับตัวกลางอื่น ๆ ซึ่งบังคับให้มันอยู่ในรูปแบบที่พื้นผิวของมันมีค่าน้อยที่สุด ของเหลวปริมาณเล็กน้อยมักอยู่ในรูปของหยดกลม ด้วยเหตุนี้จึงเรียกของเหลวในระบบไฮดรอลิกส์ หยด.

ควรสังเกตว่าขอบเขตระหว่างของแข็งและของเหลวไม่ได้ระบุไว้อย่างชัดเจนเสมอไป ดังนั้นเมื่อแรงขนาดใหญ่ถูกนำไปใช้กับของเหลวที่หยด (ตัวอย่างเช่นเจ็ทของเหลว) โดยมีเวลาโต้ตอบสั้น ๆ กองหลังจะได้รับคุณสมบัติที่ใกล้เคียงกับของแข็งที่เปราะ ไอพ่นของของเหลวที่ความดันสูงที่ด้านหน้าของรูมีคุณสมบัติใกล้เคียงกับของแข็ง ดังนั้นเมื่อแรงดันมากกว่า 10 8 Pa เครื่องฉีดน้ำจะตัดแผ่นเหล็ก ที่ความดันประมาณ 5 · 10 7 Pa - ตัดหินแกรนิตที่ความกดดัน 1.5 · 10 7 - 2 · 10 7 Pa - ทำลายถ่านหิน ความดัน (1.5 - 2) · 10 6 Pa เพียงพอสำหรับการทำลายดินต่างๆ

ภายใต้เงื่อนไขบางประการขอบเขตระหว่างของเหลวและก๊าซอาจขาดไปด้วย ก๊าซเติมเต็มปริมาตรทั้งหมดที่มีให้ความหนาแน่นอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับแรงที่ใช้ ของเหลวบรรจุภาชนะที่มีปริมาตรมากกว่าปริมาตรของเหลวสร้างพื้นผิวอิสระ - ส่วนต่อระหว่างของเหลวและก๊าซ ภายใต้สภาวะปกติปริมาตรของของเหลวขึ้นอยู่กับแรงที่กระทำเพียงเล็กน้อย ใกล้สภาวะวิกฤตความแตกต่างระหว่างของเหลวและก๊าซจะละเอียดอ่อน เมื่อเร็ว ๆ นี้แนวคิดเรื่องสถานะของไหลได้ปรากฏขึ้นเมื่ออนุภาคของของเหลวที่มีขนาดหลายนาโนเมตรผสมกับไอของมันอย่างสม่ำเสมอเพียงพอ ในกรณีนี้ไม่มีความแตกต่างทางสายตาระหว่างของเหลวและไอ

ไอน้ำแตกต่างจากก๊าซตรงที่สถานะของมันเมื่อเคลื่อนที่ใกล้ถึงจุดอิ่มตัว ด้วยเหตุนี้ภายใต้เงื่อนไขบางประการจึงสามารถควบแน่นและสร้างสื่อสองเฟสได้บางส่วน ด้วยการขยายตัวอย่างรวดเร็วกระบวนการควบแน่นจะล่าช้าและเมื่อถึงระดับการระบายความร้อนบางส่วนจะเกิดหิมะถล่ม ในกรณีนี้กฎของการไหลของไอน้ำอาจแตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากกฎการไหลของของเหลวและก๊าซ

คุณสมบัติของของแข็งของเหลวและก๊าซเกิดจากโครงสร้างโมเลกุลที่แตกต่างกัน ... ในกรณีนี้สมมติฐานหลักของกลศาสตร์ของของเหลวและก๊าซคือสมมติฐานของสื่อต่อเนื่องตามที่ของเหลวแสดงเป็นสารที่กระจายอย่างต่อเนื่อง (ต่อเนื่อง) เติมพื้นที่โดยไม่มีช่องว่าง

เนื่องจากพันธะที่อ่อนแอระหว่างโมเลกุลของของเหลวและก๊าซ (นั่นคือสาเหตุที่ทำให้เป็นของเหลว) จึงไม่สามารถใช้แรงเข้มข้นกับพื้นผิวได้ แต่จะมีเพียงโหลดแบบกระจายเท่านั้น การเคลื่อนที่โดยตรงของของเหลวประกอบด้วยการเคลื่อนที่ของโมเลกุลจำนวนมากที่เคลื่อนที่อย่างวุ่นวายในทุกทิศทางโดยสัมพันธ์กัน ในกลศาสตร์ของของเหลวและก๊าซซึ่งศึกษาการเคลื่อนที่แบบมีทิศทางสันนิษฐานว่าการกระจายตัวของลักษณะทั้งหมดของของเหลวในอวกาศที่พิจารณาเป็นไปอย่างต่อเนื่อง โครงสร้างโมเลกุลจะถูกนำมาพิจารณาเฉพาะในคำอธิบายทางคณิตศาสตร์เกี่ยวกับลักษณะทางกายภาพของของเหลวหรือก๊าซซึ่งทำขึ้นเมื่อพิจารณากระบวนการขนส่งในก๊าซ

แบบจำลองของสื่อต่อเนื่องมีประโยชน์อย่างมากในการศึกษาการเคลื่อนที่ของมันเนื่องจากช่วยให้สามารถใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ที่พัฒนามาอย่างดีสำหรับฟังก์ชันต่อเนื่อง

ในเชิงปริมาณขีด จำกัด ของการบังคับใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ของกลศาสตร์ต่อเนื่องสำหรับก๊าซถูกกำหนดโดยค่าของเกณฑ์ Knudsen - อัตราส่วนของเส้นทางอิสระเฉลี่ยของโมเลกุลของก๊าซ ล ตามขนาดการไหลของลักษณะเฉพาะ ล

ถ้า Kn< 0.01 จากนั้นการไหลของก๊าซถือได้ว่าเป็นการไหลของตัวกลางต่อเนื่อง เมื่อตัวกลางต่อเนื่องไหลไปรอบ ๆ พื้นผิวของแข็งโมเลกุลของมันจะเกาะติดกับมัน (สมมติฐานการยึดเกาะของ Prandtl) ดังนั้นความเร็วของของเหลวบนพื้นผิวของของแข็งจึงเท่ากับความเร็วของพื้นผิวนี้เสมอและอุณหภูมิของ ของเหลวบนผนังเท่ากับอุณหภูมิของผนัง

ถ้า Kn\u003e0.01 จากนั้นจะพิจารณาการเคลื่อนที่ของก๊าซที่หายากโดยใช้เครื่องมือทางคณิตศาสตร์ของทฤษฎีจลน์โมเลกุล

ในวิศวกรรมเครื่องกลสมมติฐานของสื่อต่อเนื่องอาจไม่เป็นจริงเมื่อคำนวณการไหลของของเหลวหรือก๊าซในช่องว่างแคบ ๆ โมเลกุลมีขนาดประมาณ 10 -10 ม. ที่ช่องว่างของลำดับ 10 -9 ม. โดยทั่วไปสำหรับนาโนเทคโนโลยีสามารถสังเกตการเบี่ยงเบนที่มีนัยสำคัญของข้อมูลที่คำนวณได้จากสมการปกติของพลศาสตร์ของไหล

ทฤษฎีจลน์โมเลกุลทำให้เข้าใจได้ว่าเหตุใดสารจึงอยู่ในสถานะก๊าซของเหลวและของแข็งได้

แก๊ส. ในก๊าซระยะห่างระหว่างอะตอมหรือโมเลกุลโดยเฉลี่ยจะมากกว่าขนาดของโมเลกุลหลายเท่า (รูปที่ 10) ตัวอย่างเช่นที่ความดันบรรยากาศปริมาตรของเรือจะมากกว่าปริมาตรของโมเลกุลก๊าซในเรือหลายหมื่นเท่า

ก๊าซถูกบีบอัดได้ง่ายเนื่องจากเมื่อก๊าซถูกบีบอัดมีเพียงระยะห่างเฉลี่ยระหว่างโมเลกุลเท่านั้นที่ลดลง แต่โมเลกุลจะไม่ "บีบ" ซึ่งกันและกัน (รูปที่ 11)


โมเลกุลเคลื่อนที่ผ่านอวกาศด้วยความเร็วมหาศาล - หลายร้อยเมตรต่อวินาที เมื่อชนกันจะกระเด็นไปคนละทิศทางเหมือนลูกบิลเลียด
แรงดึงดูดที่อ่อนแอของโมเลกุลของแก๊สไม่สามารถทำให้โมเลกุลเหล่านี้อยู่ใกล้กันได้ ดังนั้นก๊าซสามารถขยายตัวได้เรื่อย ๆ ไม่คงรูปร่างหรือปริมาตรไว้
ผลกระทบมากมายของโมเลกุลกับผนังของเรือทำให้เกิดแรงดันของก๊าซ

ของเหลว... ในของเหลวโมเลกุลจะอยู่เกือบชิดกัน (รูปที่ 12) ดังนั้นโมเลกุลจึงทำงานในของเหลวแตกต่างจากในก๊าซ การบีบตัวเช่นเดียวกับในเซลล์โดยโมเลกุลอื่นมันทำให้ "วิ่งเข้าที่" (แกว่งไปรอบ ๆ ตำแหน่งสมดุลชนกับโมเลกุลข้างเคียง) ในบางครั้งมันจะทำให้ "กระโดด" ทะลุ "แท่งของกรง" แต่ก็ตกลงไปใน "กรง" ใหม่ที่สร้างขึ้นโดยเพื่อนบ้านใหม่ในทันที เวลาของ "ชีวิตที่ตั้งรกราก" ของโมเลกุลของน้ำนั่นคือเวลาของการสั่นรอบตำแหน่งสมดุลที่แน่นอนหนึ่งตำแหน่งที่อุณหภูมิห้องจะเท่ากับ 10 –11 วินาทีโดยเฉลี่ย เวลาของการสั่นหนึ่งครั้งจะสั้นกว่ามาก (10 –12 - 10 –13 วินาที) เมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น "ชีวิตอยู่ประจำ" ของโมเลกุลจะลดลง ลักษณะของการเคลื่อนที่ของโมเลกุลในของเหลวซึ่งก่อตั้งขึ้นครั้งแรกโดยนักฟิสิกส์โซเวียต Ya I. Frenkel ทำให้สามารถเข้าใจคุณสมบัติพื้นฐานของของเหลวได้

Frenkel Yakov Ilyich (1894 - 1952) เป็นนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีที่โดดเด่นของโซเวียตซึ่งมีส่วนสำคัญอย่างมากในสาขาฟิสิกส์ต่างๆ Ya I. Frenkel เป็นผู้เขียนทฤษฎีสมัยใหม่เกี่ยวกับสถานะของเหลวของสสาร เขาวางรากฐานของทฤษฎีเฟอร์ริติก ผลงานของ Ya I. Frenkel 'เกี่ยวกับกระแสไฟฟ้าในชั้นบรรยากาศและต้นกำเนิดของสนามแม่เหล็กโลกเป็นที่รู้จักกันอย่างแพร่หลาย ทฤษฎีเชิงปริมาณแรกของฟิชชันของนิวเคลียสยูเรเนียมถูกสร้างขึ้นโดย Ya I. Frenkel

โมเลกุลของของเหลวตั้งอยู่ติดกัน ดังนั้นเมื่อมีความพยายามที่จะเปลี่ยนปริมาตรของของเหลวแม้เพียงเล็กน้อยการเปลี่ยนรูปของโมเลกุลจะเริ่มขึ้นเอง (รูปที่ 13) และสิ่งนี้ต้องใช้ความแข็งแกร่งอย่างมาก สิ่งนี้อธิบายถึงความสามารถในการบีบอัดของของเหลวที่ต่ำ

อย่างที่ทราบกันดีว่าของเหลวเป็นของเหลวกล่าวคือไม่คงรูป มีคำอธิบายดังนี้ หากของเหลวไม่ไหลการกระโดดของโมเลกุลจากตำแหน่ง "อยู่ประจำ" หนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งจะเกิดขึ้นด้วยความถี่เดียวกันในทุกทิศทาง (รูปที่ 12) แรงภายนอกไม่ได้เปลี่ยนแปลงจำนวนการกระโดดของโมเลกุลต่อวินาทีอย่างเห็นได้ชัด แต่การกระโดดของโมเลกุลจากตำแหน่ง "อยู่ประจำ" ไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งส่วนใหญ่เกิดขึ้นในทิศทางของแรงภายนอก (รูปที่ 14) นี่คือสาเหตุที่ของเหลวไหลและอยู่ในรูปของเรือ
ร่างกายแข็ง อะตอมหรือโมเลกุลของของแข็งต่างจากของเหลวสั่นรอบตำแหน่งสมดุลบางตำแหน่ง จริงอยู่ที่บางครั้งโมเลกุลเปลี่ยนตำแหน่งสมดุล แต่สิ่งนี้เกิดขึ้นน้อยมาก นั่นคือเหตุผลที่ของแข็งไม่เพียง แต่รักษาปริมาตร แต่ยังมีรูปร่างด้วย


มีความแตกต่างที่สำคัญอีกประการหนึ่งระหว่างของเหลวและของแข็ง ของเหลวเปรียบได้กับฝูงชนซึ่งสมาชิกแต่ละคนจะกระสับกระส่ายอยู่ในสถานที่และร่างกายที่มั่นคงก็เหมือนกลุ่มคนที่ผอมเพรียวซึ่งมีสมาชิกแม้ว่าพวกเขาจะไม่ได้รับความสนใจ (เนื่องจากการเคลื่อนไหวด้วยความร้อน) แต่รักษาช่วงเวลาที่แน่นอน ระหว่างกันเองโดยเฉลี่ย หากคุณเชื่อมต่อจุดศูนย์กลางของตำแหน่งสมดุลของอะตอมหรือไอออนของของแข็งคุณจะได้ช่องตาข่ายเชิงพื้นที่ปกติเรียกว่า ผลึก... รูปที่ 15 และ 16 แสดงโครงสร้างผลึกของโซเดียมคลอไรด์และเพชร ลำดับภายในในการจัดเรียงอะตอมของคริสตัลนำไปสู่รูปทรงภายนอกที่ถูกต้องทางเรขาคณิต รูปที่ 17 แสดงเพชร Yakut

การอธิบายเชิงคุณภาพของคุณสมบัติพื้นฐานของสารบนพื้นฐานของทฤษฎีจลน์โมเลกุลอย่างที่คุณเห็นนั้นไม่ใช่เรื่องยากโดยเฉพาะ อย่างไรก็ตามทฤษฎีที่สร้างความสัมพันธ์เชิงปริมาณระหว่างปริมาณที่วัดได้จากการทดลอง (ความดันอุณหภูมิ ฯลฯ ) และคุณสมบัติของโมเลกุลเองจำนวนและความเร็วในการเคลื่อนที่นั้นซับซ้อนมาก เราจะ จำกัด ตัวเองให้พิจารณาทฤษฎีของก๊าซ

1. แสดงหลักฐานการมีอยู่ของการเคลื่อนที่เชิงความร้อนของโมเลกุล 2. เหตุใดการเคลื่อนที่ของ Brownian จึงสังเกตเห็นได้เฉพาะกับอนุภาคมวลต่ำเท่านั้น? 3. ธรรมชาติของแรงโมเลกุลเป็นอย่างไร? 4. แรงปฏิสัมพันธ์ระหว่างโมเลกุลขึ้นอยู่กับระยะห่างระหว่างโมเลกุลอย่างไร? 5. ทำไมแท่งตะกั่วที่เรียบและสะอาดถึงสองแท่งถึงติดกันเมื่อกดเข้าหากัน? 6. อะไรคือความแตกต่างระหว่างการเคลื่อนที่ด้วยความร้อนของโมเลกุลของก๊าซของเหลวและของแข็ง?

ในสถานะของเหลว

สถานะก๊าซ

สมมติฐานความต่อเนื่อง.

ส่วนกลศาสตร์ อุทกศาสตร์

ระบบไฮดรอลิกส์

พวกเขาศึกษาในระบบไฮดรอลิกส์

กฎหมายของอาร์คิมิดีส

กฎของอาร์คิมิดีสกำหนดไว้ดังนี้: แรงลอยตัวกระทำต่อร่างกายที่แช่อยู่ในของเหลว (หรือก๊าซ) เท่ากับน้ำหนักของของเหลว (หรือก๊าซ) ในปริมาตรของร่างกาย พลังเรียกว่า ด้วยพลังของอาร์คิมิดีส:

ความหนาแน่นของของเหลว (ก๊าซ) อยู่ที่ไหนคือความเร่งของแรงโน้มถ่วงและคือปริมาตรของร่างกายที่จมอยู่ใต้น้ำ (หรือส่วนหนึ่งของปริมาตรของร่างกายที่อยู่ใต้พื้นผิว) หากร่างกายลอยอยู่บนผิวน้ำ (เคลื่อนที่ขึ้นหรือลงเท่า ๆ กัน) แรงลอยตัว (เรียกอีกอย่างว่าแรงอาร์คิมีดีน) จะมีขนาดเท่ากัน (และตรงข้ามกันในทิศทาง) กับแรงโน้มถ่วงที่กระทำกับปริมาตรของของเหลว (ก๊าซ) ที่เคลื่อนย้าย ตามร่างกายและถูกนำไปใช้กับจุดศูนย์ถ่วงของปริมาตรนี้

ดังนั้นตามวิธีของออยเลอร์การไหลโดยรวมในช่วงเวลาหนึ่งจึงแสดงด้วยสนามเวกเตอร์ของความเร็วที่เกี่ยวข้องกับจุดคงที่ในอวกาศ โดยทั่วไปความเร็วจะเป็นฟังก์ชันของพิกัดและเวลา

คุณ \u003d f (x, y, z, t) (1)

เพื่อนำเสนอแนวคิดเรื่องความเร็วในระบบไฮดรอลิกส์การเคลื่อนที่ของอนุภาคจะถูกนำมาพิจารณาในช่วงเวลาเล็ก ๆ น้อย ๆ เท่านั้น ถ้าเราหาจุด 1 ในของไหลเคลื่อนที่เวกเตอร์ความเร็วจะเป็น คุณ 1.

ถ้าจุด 2 ถูกเลือกในทิศทางของเวกเตอร์นี้เวกเตอร์ความเร็วจะเป็น u2.ในทำนองเดียวกันคุณจะได้รับเวกเตอร์ความเร็ว u3, u4,เป็นต้น

เซตของเวกเตอร์เหล่านี้เป็นเส้นขาดซึ่งเมื่อระยะห่างระหว่างจุดลดลงจนถึงค่าที่น้อยที่สุดจะกลายเป็นเส้นโค้งสิ่งที่เรียกว่าสตรีมไลน์

กองกำลังภายในของไหล

กองกำลังมีขนาดใหญ่ในอีกวิธีหนึ่งเรียกว่าแรงเหล่านี้เรียกว่าแรงที่กระจายไปทั่วมวลสำหรับอนุภาคแต่ละอนุภาคที่มีมวล ม= วบังคับให้แสดง ฉขึ้นอยู่กับมวลของมัน

กองกำลังพื้นผิวสิ่งเหล่านี้คือแรงที่กระทำบนพื้นผิวเบื้องต้น วซึ่งสามารถพบได้ทั้งบนพื้นผิวและภายในของเหลว บนพื้นผิวที่วาดโดยพลการภายในของไหล

กองกำลังดังกล่าวถือเป็น: แรงกดดันที่เป็นปกติกับพื้นผิว; แรงเสียดทานที่สัมผัสกับพื้นผิว

ในของเหลวที่อยู่นิ่งความเครียดเป็นไปได้เพียงประเภทเดียว - ความเครียดอัดเช่น แรงดันน้ำ.
ความดันไฮโดรสแตติกในของเหลวมีคุณสมบัติสองประการดังต่อไปนี้:

1. บนพื้นผิวด้านนอกความดันไฮโดรสแตติกจะถูกส่งไปตามปกติเสมอภายในปริมาตรที่พิจารณา.
   คุณสมบัตินี้ตามมาโดยตรงจากนิยามของความดันเป็นความเค้นจากแรงอัดปกติ พื้นผิวภายนอกของของเหลวเป็นที่เข้าใจกันว่าไม่เพียง แต่เป็นส่วนเชื่อมต่อระหว่างของเหลวกับตัวกลางที่เป็นก๊าซหรือผนังทึบเท่านั้น แต่ยังรวมถึงพื้นผิวของปริมาตรเบื้องต้นที่แยกได้จากปริมาตรทั้งหมดของของเหลวด้วย
2. ณ จุดใดจุดหนึ่งภายในของเหลวความดันไฮโดรสแตติกจะเท่ากันในทุกทิศทางกล่าวคือความดันไม่ขึ้นอยู่กับมุมเอียงของแท่นที่ทำหน้าที่ ณ จุดที่กำหนด... เพื่อพิสูจน์คุณสมบัตินี้เราเลือกปริมาตรเบื้องต้นในของเหลวที่หยุดนิ่งในรูปของจัตุรมุขทรงสี่เหลี่ยมที่มีขอบขนานกับแกนพิกัดและตามลำดับเท่ากับ dx, dy และ dz (รูปที่ 2.1)

ประเภทของความดัน

ค่าสัมบูรณ์ - ค่าที่วัดได้เทียบกับความดันเท่ากับศูนย์สัมบูรณ์

มากเกินไปคือจำนวนที่ความดันที่วัดได้มากกว่าบารอมิเตอร์

สุญญากาศคือปริมาณที่ความดันที่วัดได้น้อยกว่าความกดอากาศ

บรรยากาศ (บรรยากาศ)

9. สมดุลของของเหลวภายใต้การกระทำของแรงโน้มถ่วง การกระจายความดันเชิงลึก

10. การวัดความดันโดยความสูงของคอลัมน์ของเหลว เครื่องมือวัดความดัน

การจำแนกประเภทของท่อ

ขึ้นอยู่กับประเภทของการวางและ / หรือการเปลี่ยนแปลง (ประเภทของการสนับสนุน)

• พื้นดิน - พอดีกับระดับพื้นดินบนตัวรองรับแยกต่างหาก
• เหนือดิน;
• โค้ง;
• แขวน;
• คาน;
• ใต้ดิน - วางบนพื้นดินโดยตรงในร่องลึกคูน้ำเขื่อน adits บนรองรับในอุโมงค์และกาลักน้ำ
• ใต้น้ำ - พอดีกับด้านล่างของอ่างเก็บน้ำแม่น้ำหรือในร่องลึกที่ขุดที่ด้านล่าง
• ลอยตัว - พอดีกับพื้นผิวของหนองน้ำเช่นเดียวกับทะเลสาบแม่น้ำและอ่างเก็บน้ำอื่น ๆ ที่มีสิ่งที่แนบมากับลอย (โดยปกติจะเป็นพลาสติก)

ขึ้นอยู่กับสื่อที่ขนส่ง

ท่อส่งน้ำน้ำเกลือในออสเตรีย ท่อระบายน้ำสร้างขึ้นเมื่อปลายศตวรรษที่ 18

• ท่อส่งแอมโมเนีย - มีไว้สำหรับการขนส่งแอมโมเนีย ท่อส่งออกแอมโมเนียท่อส่งออก Togliatti - Odessa ดำเนินการในรัสเซียและยูเครน
• น้ำประปา - ออกแบบมาเพื่อจัดหาน้ำให้กับประชากรผู้ประกอบการอุตสาหกรรมการขนส่ง ท่อส่งน้ำประปามีความโดดเด่นด้วยคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสและความเหมาะสมสำหรับการดื่มในครัวเรือนและการดื่มอุตสาหกรรมการดับเพลิงการชลประทานทั้งนี้ขึ้นอยู่กับประเภทของการบริโภคตามความต้องการในประเทศและอุตสาหกรรม
• ท่ออากาศ - มักสร้างขึ้นภายในโรงงานอุตสาหกรรมเพื่อผลิตด้วยอากาศอัด [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 1629 วัน] .
• ท่อส่งก๊าซ - ออกแบบมาเพื่อขนส่งปิโตรเลียมก๊าซธรรมชาติและก๊าซเทียมที่เกี่ยวข้อง ท่อส่งก๊าซเชิงกลยุทธ์มีไว้สำหรับการส่งก๊าซปริมาณมากทางไกล - สำหรับการส่งออกไปยังองค์กรที่เกี่ยวข้องกับการสังเคราะห์ก๊าซ [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 1629 วัน] .
• ท่อส่งน้ำมัน - ออกแบบมาสำหรับการขนส่งน้ำมันดิบ ในขณะเดียวกันน้ำมันจะถูกทำให้ร้อนซึ่งจะป้องกันไม่ให้พาราฟินในองค์ประกอบแข็งตัว [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 1629 วัน] .
• ท่อส่งผลิตภัณฑ์น้ำมัน - ออกแบบมาสำหรับการขนส่งผลิตภัณฑ์น้ำมันรวมทั้งน้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าดซึ่งเป็นผลมาจากการแตกร้าว ดำเนินการให้กับองค์กรที่มีไว้สำหรับการผลิตผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียมที่ผ่านการกลั่น ท่อดังกล่าวส่วนใหญ่มักใช้ภายในองค์กรเดียวกัน สำหรับการขนส่งผลิตภัณฑ์น้ำมันในระยะทางไกลจะใช้รถถังพิเศษหรือถนน
• Mazut ไปป์ไลน์ - ท่อที่ขนส่งผลิตภัณฑ์น้ำมันหนักทำให้ของเสียแตก ผลิตภัณฑ์ดังกล่าวสามารถใช้เป็นน้ำมันทำความร้อนเช่นเดียวกับการแปรรูปเป็นน้ำมันดีเซลหรือแม้กระทั่งการแยกไฮโดรคาร์บอนเบา [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 1629 วัน] .
• ท่อส่งไอน้ำ - ท่อกระบวนการที่ออกแบบมาเพื่อถ่ายเทไอน้ำภายใต้ความกดดันใช้สำหรับให้ความร้อนหรือการทำงานของกลไกของบุคคลภายนอก [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 1629 วัน] .
• ท่อคอนเดนเสท - ท่อกระบวนการที่ออกแบบมาเพื่อรวบรวมคอนเดนเสท [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 321 วัน] .
• ท่อส่งผลิตภัณฑ์ - โดยทั่วไปแล้วท่อที่ออกแบบมาเพื่อขนส่งสารสังเคราะห์เทียม (รวมถึงที่ระบุไว้ด้านบน) ส่วนใหญ่มักเป็นผลิตภัณฑ์จากการสังเคราะห์ปิโตรเลียม ในบางกรณีอาจหมายถึงระบบที่ออกแบบมาเพื่อส่งผ่านท่อวัตถุใด ๆ ที่เหมาะสม [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 1629 วัน] .
• ท่อส่งมวล - ออกแบบมาสำหรับการขนส่งพีทในการสกัดพรุวัสดุจำนวนมากในคลังสินค้าและสถานประกอบการอุตสาหกรรมเครื่องสะสมเถ้าของโรงไฟฟ้าพลังความร้อน ฯลฯ
• ท่อส่งเอทิลีน - โครงสร้างพื้นฐานที่ออกแบบมาสำหรับการขนส่งวัตถุดิบอุตสาหกรรมสังเคราะห์เฉพาะผ่านท่อ - เอทิลีน [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 1629 วัน] .
• ท่อความร้อน (ดูเครือข่ายความร้อน) - ออกแบบมาเพื่อถ่ายโอนตัวพาความร้อน (น้ำไอน้ำ) จากแหล่งความร้อนไปยังอาคารที่อยู่อาศัยอาคารสาธารณะและสถานประกอบการอุตสาหกรรม ตามตำแหน่งที่สัมพันธ์กับอาคารและโครงสร้างจะแบ่งออกเป็นภายนอกและภายใน ขึ้นอยู่กับความยาวเส้นผ่านศูนย์กลางและปริมาณของพลังงานที่ส่งผ่านพวกเขาแบ่งออกเป็น: ลำต้น (จากแหล่งพลังงานไปยังพื้นที่ขนาดเล็กหรือองค์กร) การกระจาย (จากลำต้นไปยังท่อไปยังอาคารแต่ละหลัง) กิ่งก้าน (จากท่อกระจายไปยังจุดเชื่อมต่อ ของผู้บริโภคความร้อนในท้องถิ่น)

ขึ้นอยู่กับปลายทาง

• ท่อท้าย - ท่อและกิ่งก้านที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางไม่เกิน 1420 มม. (รวม) การผลิตแบบครบวงจรและความซับซ้อนทางเทคโนโลยีซึ่งรวมถึงอาคารโครงสร้างส่วนเชิงเส้นรวมถึงสิ่งอำนวยความสะดวกที่ใช้ในการขนส่งการจัดเก็บและ (หรือ) การถ่ายเทของเหลวหรือก๊าซไฮโดรคาร์บอนไปยังโหมดการขนส่งทางถนนทางรถไฟและทางน้ำการวัดของเหลว ( น้ำมัน, ผลิตภัณฑ์ปิโตรเลียม, ก๊าซไฮโดรคาร์บอนเหลว, คอนเดนเสทของก๊าซ, ส่วนกว้างของไฮโดรคาร์บอนเบา, ของผสม) หรือก๊าซ (ก๊าซ) ไฮโดรคาร์บอนที่เป็นไปตามข้อกำหนดของกฎหมาย
• ท่อพิเศษ - กาลักน้ำและอุโมงค์สำหรับวางภายใน (เมื่อข้ามสิ่งกีดขวางต่าง ๆ ) ท่อเครือข่ายความร้อนสายไฟฟ้า ฯลฯ นอกจากนี้ยังรวมถึงฟังก์ชั่นการสนับสนุนและปิดล้อมต่างๆและท่อพิเศษอื่น ๆ

• นิวเมติกเมล - การใช้อากาศที่มีแรงดันเพื่อเคลื่อนย้ายวัตถุทางกายภาพผ่านท่อ - ส่วนใหญ่มักเป็นแคปซูลมาตรฐานที่มีวัตถุมวลและปริมาตรขนาดเล็ก ใช้ภายในอาคารหนึ่งแห่งหรือใกล้เคียงใช้วิธีการกำหนดเส้นทางกล [ ไม่ระบุแหล่งที่มา 1629 วัน] .
• ท่อน้ำทิ้ง - ออกแบบมาสำหรับการกำจัดน้ำเสียจากอุตสาหกรรมและน้ำเสียในประเทศที่ปนเปื้อนผ่านระบบท่อด้วยการทำความสะอาดและการทำให้เป็นกลางก่อนที่จะกำจัดหรือปล่อยลงสู่แหล่งน้ำ ระบบท่อน้ำทิ้งแบ่งตามวัตถุประสงค์: ครัวเรือนอุตสาหกรรมรางน้ำ; ตามสถานที่: ในร่มและกลางแจ้ง ตามประเภท: ความดัน (ปล่อยภายใต้ความกดดัน) และไม่ใช่แรงดัน (ปล่อยโดยแรงโน้มถ่วง)
• รางน้ำ (ระบายน้ำ)
• เต้าเสียบน้ำ

26. ระบบสมการและปัญหาการคำนวณท่อไฮดรอลิก

โครงสร้างและคุณสมบัติของสถานะของเหลวและก๊าซ สมมติฐานความต่อเนื่อง เรื่องและวิธีการทางชลศาสตร์.

ในสถานะของเหลว สารยังคงปริมาตร แต่ไม่คงรูป ซึ่งหมายความว่าของเหลวสามารถครอบครองได้เพียงส่วนหนึ่งของปริมาตรของเรือ แต่ยังสามารถไหลได้อย่างอิสระทั่วพื้นผิวทั้งหมดของเรือ โดยปกติสถานะของเหลวถือว่าเป็นตัวกลางระหว่างของแข็งและก๊าซ รูปร่างของของเหลวสามารถกำหนดได้ทั้งหมดหรือบางส่วนโดยข้อเท็จจริงที่ว่าพื้นผิวของพวกมันมีพฤติกรรมเหมือนเยื่อยืดหยุ่น ดังนั้นน้ำจึงสามารถสะสมเป็นหยดได้ แต่ของเหลวสามารถไหลได้แม้ภายใต้พื้นผิวที่หยุดนิ่งและนี่ยังหมายถึงการไม่เก็บรักษารูปร่าง (ของชิ้นส่วนภายในของร่างกายของเหลว) โมเลกุลของของเหลวไม่มีตำแหน่งที่แน่นอน แต่ในขณะเดียวกันก็ไม่มีอิสระในการเคลื่อนที่อย่างสมบูรณ์ มีแรงดึงดูดระหว่างพวกเขาแข็งแกร่งพอที่จะทำให้พวกเขาใกล้ชิด สารในสถานะของเหลวมีอยู่ในช่วงอุณหภูมิหนึ่งซึ่งด้านล่างจะผ่านเข้าสู่สถานะของแข็ง (การตกผลึกเกิดขึ้นหรือการเปลี่ยนรูปเป็นสถานะของแข็ง - แก้ว) ด้านบน - เป็นสถานะก๊าซ (การระเหยเกิดขึ้น) ขอบเขตของช่วงเวลานี้ขึ้นอยู่กับความดัน ตามกฎแล้วสารที่อยู่ในสถานะของเหลวจะมีการดัดแปลงเพียงครั้งเดียว (ข้อยกเว้นที่สำคัญที่สุดคือของเหลวควอนตัมและผลึกเหลว) ดังนั้นในกรณีส่วนใหญ่ของเหลวไม่เพียง แต่เป็นสถานะของการรวมตัวเท่านั้น แต่ยังรวมถึงเฟสทางอุณหพลศาสตร์ (เฟสของเหลว) ด้วย ของเหลวทั้งหมดมักจะแบ่งออกเป็นของเหลวบริสุทธิ์และของผสม ของเหลวผสมบางชนิดมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อชีวิตเช่นเลือดน้ำทะเล ฯลฯ ของเหลวสามารถทำหน้าที่เป็นตัวทำละลาย เช่นเดียวกับก๊าซของเหลวส่วนใหญ่ก็เป็นไอโซทรอปิกเช่นกัน อย่างไรก็ตามมีของเหลวที่มีคุณสมบัติแอนไอโซทรอปิก - ผลึกเหลว นอกจากไอโซโทรปิกที่เรียกว่าเฟสปกติแล้วสารเหล่านี้เมโซเจนยังมีเฟสเทอร์โมไดนามิกส์ตามลำดับอย่างน้อยหนึ่งเฟสซึ่งเรียกว่าเมโซเฟส องค์ประกอบใน mesophase เกิดขึ้นเนื่องจากรูปร่างพิเศษของโมเลกุลผลึกเหลว โดยปกติแล้วโมเลกุลเหล่านี้จะยาวและแคบซึ่งเป็นประโยชน์ในการวางซ้อนกันเพื่อให้แกนตรงกัน

สถานะก๊าซ โดดเด่นด้วยข้อเท็จจริงที่ว่ามันไม่คงรูปทรงหรือปริมาตร ก๊าซเติมเต็มพื้นที่ว่างทั้งหมดและเข้าไปในซอกหลืบใด ๆ นี่คือสถานะที่มีอยู่ในสารที่มีความหนาแน่นต่ำ การเปลี่ยนสถานะจากของเหลวเป็นสถานะก๊าซเรียกว่าการระเหยและการเปลี่ยนจากสถานะก๊าซเป็นของเหลวในทางตรงกันข้ามเรียกว่าการควบแน่น การเปลี่ยนสถานะจากของแข็งเป็นสถานะก๊าซโดยข้ามสถานะของเหลวเรียกว่าการระเหิดหรือการระเหิด จากมุมมองของกล้องจุลทรรศน์ก๊าซคือสถานะของสสารที่โมเลกุลแต่ละตัวมีปฏิสัมพันธ์กันอย่างอ่อนและเคลื่อนที่อย่างไม่เป็นระเบียบ ปฏิสัมพันธ์ระหว่างกันจะลดลงเป็นการชนกันเป็นพัก ๆ พลังงานจลน์ของโมเลกุลเกินศักยภาพ เช่นเดียวกับของเหลวก๊าซเป็นของเหลวและต้านทานการเสียรูป ซึ่งแตกต่างจากของเหลวก๊าซไม่มีปริมาตรคงที่และไม่ก่อตัวเป็นพื้นผิวที่ว่าง แต่มีแนวโน้มที่จะเติมปริมาตรทั้งหมดที่มีอยู่ (ตัวอย่างเช่นเรือ) ในแง่ของคุณสมบัติทางเคมีก๊าซและสารผสมมีความหลากหลายมากตั้งแต่ก๊าซเฉื่อยที่มีฤทธิ์ต่ำไปจนถึงก๊าซผสมที่ระเบิดได้ บางครั้งแนวคิดของ "แก๊ส" ไม่เพียง แต่ขยายไปยังชุดของอะตอมและโมเลกุลเท่านั้น แต่ยังรวมถึงกลุ่มของอนุภาคอื่น ๆ ด้วยเช่นโฟตอนอิเล็กตรอนอนุภาคบราวเนียนและพลาสมา สารบางชนิดไม่มีสถานะเป็นก๊าซ สารเหล่านี้เป็นสารที่มีโครงสร้างทางเคมีที่ซับซ้อนซึ่งเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้นจะสลายตัวเนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีก่อนที่จะกลายเป็นก๊าซ ไม่มีเฟสทางอุณหพลศาสตร์ของก๊าซที่แตกต่างกันของสารชนิดหนึ่ง ก๊าซมีลักษณะเป็นไอโซโทรปีนั่นคือความเป็นอิสระของลักษณะจากทิศทาง ในสภาพพื้นโลกที่มนุษย์คุ้นเคยก๊าซมีความหนาแน่นเท่ากัน ณ จุดใดก็ได้ แต่นี่ไม่ใช่กฎสากลเช่นในสนามภายนอกเช่นในสนามโน้มถ่วงของโลกหรือภายใต้สภาวะที่มีอุณหภูมิต่างกันความหนาแน่นของก๊าซอาจแตกต่างกันไป จุดต่อจุด. สถานะก๊าซของสารภายใต้สภาวะที่การดำรงอยู่ของของเหลวเสถียรหรือเฟสของแข็งของสารเดียวกันมักเรียกว่าไอ

สมมติฐานความต่อเนื่อง. ของไหลถูกมองว่าเป็นระบบอนุภาควัสดุที่เปลี่ยนรูปได้ซึ่งเติมเต็มช่องว่างที่มันเคลื่อนที่อย่างต่อเนื่อง

อนุภาคของเหลวคือปริมาตรขนาดเล็กที่ไม่มีที่สิ้นสุดซึ่งมีโมเลกุลของของเหลวจำนวนมาก ตัวอย่างเช่นถ้าเราพิจารณาลูกบาศก์ของน้ำที่มีด้าน 0.001 ซม. ปริมาตรจะมี 3.3-10 13 โมเลกุล ถือว่าอนุภาคของของเหลวมีขนาดเล็กพอสมควรเมื่อเทียบกับขนาดของพื้นที่ที่ของเหลวเคลื่อนที่อยู่

ภายใต้สมมติฐานนี้ของเหลวโดยรวมถือเป็นสารต่อเนื่องซึ่งเป็นสื่อต่อเนื่องที่เติมช่องว่างอย่างต่อเนื่องนั่นคือ สันนิษฐานว่าไม่มีช่องว่างหรือความไม่ต่อเนื่องในของเหลวลักษณะทั้งหมดของของไหลเป็นฟังก์ชันต่อเนื่องที่มีอนุพันธ์ย่อยต่อเนื่องซึ่งเกี่ยวกับข้อโต้แย้งทั้งหมด สื่อต่อเนื่องเป็นแบบจำลองที่ประสบความสำเร็จในการศึกษากฎการหยุดพักและการเคลื่อนที่ของของเหลว

ความถูกต้องของการใช้แบบจำลองของไหล - สื่อต่อเนื่องได้รับการยืนยันโดยการปฏิบัติทั้งหมดของระบบไฮดรอลิกส์

ส่วนกลศาสตร์ ซึ่งมีการศึกษาความสมดุลและการเคลื่อนที่ของของเหลวตลอดจนปฏิสัมพันธ์ของแรงระหว่างของเหลวกับร่างกายที่บินอยู่รอบ ๆ ตัวมันหรือพื้นผิวที่ล้อมรอบมันเรียกว่า อุทกศาสตร์

ส่วนประยุกต์ของอุทกกลศาสตร์ซึ่งมีลักษณะเฉพาะด้วยปัญหาทางเทคนิคปัญหาและวิธีการแก้ปัญหาบางอย่างเรียกว่า ระบบไฮดรอลิกส์โดยปกติแล้วระบบไฮดรอลิกส์ถูกกำหนดให้เป็นศาสตร์แห่งกฎแห่งความสมดุลและการเคลื่อนที่ของของเหลวและวิธีการใช้กฎหมายเหล่านี้เพื่อแก้ปัญหาในทางปฏิบัติ

ในระบบไฮดรอลิกส์การไหลของของไหลส่วนใหญ่ถูกพิจารณา จำกัด และกำกับโดยผนังทึบนั่นคือการไหลภายในตรงกันข้ามกับ aerohydromechanics ซึ่งศึกษาการไหลภายนอกของตัวกลางที่เป็นของแข็งรอบ ๆ ร่างกาย

พวกเขาศึกษาในระบบไฮดรอลิกส์การเคลื่อนไหวของของเหลวหยดส่วนใหญ่ในขณะที่ในกรณีส่วนใหญ่ที่ท่วมท้นถือว่าไม่สามารถบีบอัดได้ การไหลของก๊าซภายในเป็นของระบบไฮดรอลิกส์เฉพาะในกรณีเหล่านั้นเมื่อความเร็วในการไหลน้อยกว่าความเร็วของเสียงมากดังนั้นจึงอาจละเลยความสามารถในการบีบอัดของก๊าซได้ ตัวอย่างเช่นกระแสอากาศในระบบระบายอากาศ ในสิ่งต่อไปนี้คำว่า“ ของเหลว” จะหมายถึงของเหลวแบบหยดเช่นเดียวกับก๊าซซึ่งถือได้ว่าไม่สามารถบีบอัดได้

วิธีการที่ใช้ในระบบไฮดรอลิกส์สมัยใหม่ ในการศึกษาการเคลื่อนไหวมีดังนี้ มีการสร้างแบบจำลองทางกายภาพของกระบวนการซึ่งกำหนดลักษณะเชิงคุณภาพและปัจจัยกำหนด จากแบบจำลองทางกายภาพและความแม่นยำที่จำเป็นสำหรับการฝึกฝนแบบจำลองทางคณิตศาสตร์จึงถูกกำหนดขึ้น ปรากฏการณ์เหล่านั้นที่ไม่เอื้ออำนวยต่อการวิเคราะห์ทางทฤษฎีจะถูกตรวจสอบโดยการทดลองและผลลัพธ์จะถูกนำเสนอในรูปแบบของความสัมพันธ์เชิงประจักษ์ แบบจำลองทางคณิตศาสตร์ถูกทำให้เป็นทางการในรูปแบบของอัลกอริทึมและโปรแกรมเพื่อให้ได้โซลูชันโดยใช้เทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ โซลูชันที่ได้รับจะถูกวิเคราะห์เปรียบเทียบกับข้อมูลการทดลองที่มีอยู่และได้รับการปรับปรุงโดยการปรับแบบจำลองทางคณิตศาสตร์และวิธีการแก้ปัญหา

ของเหลว- สารที่มีสถานะเป็นตัวกลางระหว่างของแข็งและก๊าซ นี่คือสถานะรวมของสสารซึ่งโมเลกุล (หรืออะตอม) เชื่อมต่อกันมากจนทำให้สามารถรักษาปริมาตรไว้ได้ แต่ไม่มากพอที่จะรักษารูปร่างไว้ได้

คุณสมบัติของของเหลว

ของเหลวเปลี่ยนรูปร่างได้ง่าย แต่ยังคงปริมาตรไว้ ภายใต้สภาวะปกติพวกเขาจะอยู่ในรูปแบบของเรือที่พวกเขาอยู่

พื้นผิวของของเหลวที่ไม่สัมผัสกับผนังของเรือเรียกว่า ฟรี พื้นผิว... มันเกิดขึ้นจากการกระทำของแรงโน้มถ่วงที่มีต่อโมเลกุลของของเหลว

โครงสร้างของของเหลว

คุณสมบัติของของเหลวอธิบายได้จากความจริงที่ว่าช่องว่างระหว่างโมเลกุลของมันมีขนาดเล็ก: โมเลกุลในของเหลวจะถูกอัดแน่นจนระยะห่างระหว่างโมเลกุลทุกๆสองโมเลกุลน้อยกว่าขนาดของโมเลกุล คำอธิบายเกี่ยวกับพฤติกรรมของของเหลวบนพื้นฐานของลักษณะการเคลื่อนที่ของโมเลกุลของของเหลวได้รับจากนักวิทยาศาสตร์โซเวียต Ya I. Frenkel มีดังต่อไปนี้. โมเลกุลของเหลวสั่นสะเทือนเกี่ยวกับตำแหน่งสมดุลชั่วคราวชนกับโมเลกุลอื่นจากสภาพแวดล้อมในทันที ในบางครั้งเธอพยายามที่จะ "กระโดด" เพื่อที่จะออกจากเพื่อนบ้านของเธอจากสภาพแวดล้อมที่ใกล้เคียงและยังคงแกว่งไปมาท่ามกลางเพื่อนบ้านคนอื่น ๆ เวลาของชีวิตที่ตกตะกอนของโมเลกุลน้ำนั่นคือเวลาของการสั่นเกี่ยวกับตำแหน่งสมดุลหนึ่งที่อุณหภูมิห้องโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 10 -11 วินาที เวลาของการสั่นหนึ่งครั้งน้อยกว่ามาก - 10 -12 - 10 -13

เนื่องจากระยะห่างระหว่างโมเลกุลของของเหลวมีขนาดเล็กความพยายามที่จะลดปริมาตรของของเหลวจะนำไปสู่การเปลี่ยนรูปของโมเลกุลพวกมันจึงเริ่มขับไล่ซึ่งกันและกันซึ่งอธิบายถึงความสามารถในการบีบอัดของของเหลวที่ต่ำ การไหลของของเหลวอธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่า "การกระโดด" ของโมเลกุลจากตำแหน่งหนึ่งไปยังอีกตำแหน่งหนึ่งเกิดขึ้นในทุกทิศทางด้วยความถี่เดียวกัน แรงภายนอกไม่ได้เปลี่ยนแปลงจำนวน "การกระโดด" ต่อวินาทีอย่างเห็นได้ชัดมันเป็นเพียงการกำหนดทิศทางที่ต้องการเท่านั้นซึ่งจะอธิบายถึงความลื่นไหลของของเหลวและความจริงที่ว่ามันอยู่ในรูปแบบของเรือ

ตามทฤษฎีจลน์โมเลกุลร่างกายทั้งหมดประกอบด้วยโมเลกุล กระบวนการที่ศึกษาในกลศาสตร์ของของเหลวและก๊าซเป็นผลมาจากการกระทำของโมเลกุลจำนวนมาก ตัวอย่างเช่นไม่มีเหตุผลที่จะพูดถึงอุณหภูมิของโมเลกุลหนึ่ง เมื่อระยะห่างระหว่างโมเลกุลมากกว่าขนาดของโมเลกุลหลายเท่าพวกมันจะเคลื่อนที่เป็นอิสระจากกันอันเป็นผลมาจากการชนกันความเร็วและทิศทางของการเคลื่อนที่จะเปลี่ยนแปลงตลอดเวลา สารดังกล่าวเรียกว่าก๊าซ เมื่อระยะห่างระหว่างโมเลกุลสอดคล้องกับขนาดของโมเลกุลอิทธิพลซึ่งกันและกันของโมเลกุลที่มีต่อกันและกันจะมีนัยสำคัญ โมเลกุลในบางครั้งจะทำให้เกิดการเคลื่อนที่แบบสั่นรอบ ๆ ตำแหน่งสมดุลจากนั้นเคลื่อนที่เหมือนกระโดดไปยังตำแหน่งสมดุลใหม่ (ทฤษฎีของ Ya.I. Frenkel) คุณสมบัติโครงสร้างนี้อยู่ภายใต้คุณสมบัติเช่นความหนืดและแรงตึงผิว

ในกลศาสตร์ไม่ได้ศึกษาของเหลวและก๊าซจากมุมมองของโครงสร้างโมเลกุล ของเหลวและก๊าซถือเป็นตัวกลางต่อเนื่อง (ต่อเนื่อง) ที่ปราศจากโมเลกุลและช่องว่างระหว่างโมเลกุล

เกณฑ์ Knudsen ใช้เพื่อประเมินความถูกต้องของการใช้แบบจำลองต่อเนื่องสำหรับก๊าซ:

ที่ไหน ล - เส้นทางอิสระของโมเลกุล m; ล คือขนาดลักษณะของการไหลของของเหลว (แก๊ส) ม. Kn < 0,01 гипотеза сплошности справедлива, при Kn \u003e 0.01 ไม่สามารถใช้การไหลของก๊าซที่หายากและสมมติฐานความต่อเนื่อง

สมมติฐานนี้ได้รับการยืนยันจากการทดลองมากมาย ดังนั้นจึงค่อนข้างสมเหตุสมผลที่จะพิจารณาสมมติฐานของตัวกลางต่อเนื่องเป็นทฤษฎีพื้นฐานของกลศาสตร์ของไหลและก๊าซ