水力学(1.1-1.3)：流体基础知识.ppt

* 第1章 流体基础知识 本章主要内容: 阐明流体的基本特征、主要物理力学性质及作用在流体上的力，介绍研究流体运动规律时常用的三个力学模型。 本 章 难 点: 粘度概念及物理意义 本 章 重 点: 流体的主要物理力学性质，特别是流体的粘性和表面张力特性的表现特征及其影响因素。 ※ 放在桌面上的一杯水或一碗牛奶具有一定的体积和 形状，但当我们把它们倾倒在桌面上时，它们会立 即向四周漫成一滩； 实例 ※ 一滴粘稠的油漆也会在平板上变得越来越扁； ※ 所有气体会立即充满所在空间 流体——凡是在一般情况下不能像固体那样保持一定的形状，而具有流动性的物质，统称为流体。 包括以水为代表的一切液体和以空气为代表的所有气体。 一. 流体基本特征 ——流动性—— 流动性—— 即在任何一个微小的剪切力作用下，流体就会发生连续不断的变形，即流动，直到外力停止作用后，变形才会停止。 流动——流体在极小的外力作用下，甚至在无外力而只有重力作用时就会发生较大的连续变形，流体的这种变形称为流动。 通过第一章内容的学习，同学们能够完成下列 任务一：正确解释下列水流现象： 2. 水往低处流 1. 快速移动水杯，杯中的水会洒出 3. 温度计测温 4. 食用油加热变稀,冷却后又变稠 5. 水过杯口及毛细现象 6. 在西藏高原水开了却煮不熟鸡蛋 1.惯性 概 念：是物体保持其原有运动状态的一种物理特性 物理量：质量M （物体质量越大，惯性也越大） 惯性力：物体反抗其原有运动状态的改变而作用在 其它物体上的反作用力称为惯性力 计算公式： F = - Ma 流体的密度 概念：单位体积内流体的质量 国际单位：kg/m3 V—质量为M的均质流体体积 ( m3 ) 影响因素：温度和压强 （温度越高?越小；压强越高?越大） ※ 4℃淡水, ?水= 1000 kg/m3 均质流体——各处密度都相同 计算公式： ?=M/V 表示符号：? 表1-1 标准大气压下几种流体的密度 1．976 0 二氧化碳 876 15 柴油 1．25 0 一氧化碳 724 15 汽油 0．0899 0 氢气 789 20 酒精 1．429 0 氧气 13600 0 水银 1．29 0 空气 1020 15 海水 7200 1550 钢 1000 4 水 密度ρ/（kg/m3） 温度t/℃ 流体名称 密度/（kg/m3） 温度t/℃ 流体名称 计算公式： 2. 万有引力特性 表现为地球对流体的引力，即重力（重量）用G表示 单位体积流体所具有的重量 计算公式: 液体的容重(重度) 概 念： 表示符号： ※常温下,γ水= 9800N/ m3 = 9.8 KN/ m3 。 国际单位： G=Mg N/m3 γ 课堂练习1： 习题集P1 课堂练习1-1 、1-2、1-3 3.压缩性与膨胀性 流体的密度随温度和压强而改变 流体的压缩性是指在温度一定时，流体受压体积缩小，密度加大，除去外力又能恢复原状的性质。 流体的膨胀性是指在压强一定时，流体受热体积膨胀，密度减小，温度下降后又恢复原状的性质。 概念: 即： T = C，p V ρ 即： P = C， T V ρ 可见： 水的压缩性和膨胀性都很小，即认为 α值越大，说明流体的膨胀性越大 膨胀性的量度： 体积膨胀系数α β值越小，K值越大，说明流体越不易压缩 β与K的关系: K=1/ β 压缩性的量度： 体积压缩系数β 或弹性系数K 水是一种不可压缩流体 4. 黏(滞)性 流体在运动状态下，内部质点或流层间因相对运动而产生内摩擦力以抵抗相对运动的性质称为粘(滞)性。 （2） ※所有流体都具有 ， 是流体的固有属性，但只 有在 时才表现出来，是流体运动产 生 的根源。 （1）实验 粘性 粘性 运动或具有运动趋势 能量损失 固体间的摩擦发生在 。 而流体间的摩擦不仅发生在接触面上，还发生在 。 接触 面上 流体质点或流层内部 概念 粘滞力——流体质点或流层间的内摩擦力 ？ 牛顿内摩擦定律实验示意图 水的粘性实验 （3）量度 两个物理量： 国际单位： 二者关系： 意义： μ或 ?值越大，流体的粘（滞）性越强。 μ ——Pa·S