Væske

En type kontinuerlig medium dannet av et eller annet stoff mellom hvis partikler det bare er en svak tiltrekningskraft kalles en væske . Den definerende egenskapen er at væsker kan endre form uten at det oppstår gjenopprettende krefter i dem, som har en tendens til å gjenopprette den "opprinnelige" formen (som er hovedforskjellen med et deformerbart fast stoff , der det er gjenopprettende krefter).

En væske er et sett med partikler holdt sammen av svake kohesive krefter og veggene i en beholder ; begrepet omfatter væsker og gasser .
I formendringen til en væske varierer posisjonen som molekylene inntar, før en kraft påføres dem, fordi de bare flyter. Væsker tar form av beholderen som rommer dem, og opprettholder sitt eget volum, mens gasser mangler både volum og egen form. Ikke-sammenhengende molekyler glir i væsker og beveger seg fritt.

Fysiske egenskaper

Ubegrenset bevegelse av molekyler . De er uendelig deformerbare, forskyvningene som et materialpunkt eller molekyl kan nå i væsken er ikke bestemt (dette står i kontrast til deformerbare faste stoffer, hvor forskyvningene er mye mer begrenset). Dette er fordi molekylene ikke har en likevektsposisjon, slik det skjer i faste stoffer der de fleste molekyler gjør små bevegelser rundt sine likevektsposisjoner.
Komprimerbarhet . Alle væsker er komprimerbare til en viss grad. Imidlertid er væsker svært inkompressible i motsetning til gasser som er svært komprimerbare. Imidlertid skiller ikke kompressibiliteten væsker fra faste stoffer, siden komprimerbarheten til faste stoffer er lik den for væsker.
Viskositet , selv om viskositeten i gasser er mye lavere enn i væsker. Viskositeten får tøyningshastigheten til å øke spenningene i det kontinuerlige mediet. Denne egenskapen bringer viskøse væsker nærmere viskoelastiske faste stoffer .
Stor molekylavstand : Dette er en av egenskapene til væsker der molekylene er separert i stor avstand sammenlignet med faste stoffer, og dette gjør at den enkelt kan endre hastigheten på grunn av ytre krefter og letter kompresjonen.
Van der Waals-krefter : Denne kraften ble oppdaget av den nederlandske fysikeren Johannes Van der Waals, fysikeren fant viktigheten av å vurdere volumet til molekylene og de intermolekylære kreftene og i fordelingen av positive og negative ladninger i molekylene som etablerer forholdet mellom trykk, volum og temperatur på væsker.
Fravær av formminne , det vil si at de tar formen av beholderen som inneholder dem, uten elastiske gjenopprettingskrefter som i faste stoffer. På grunn av deres molekylære separasjon har væsker ikke en definert form, derfor kan deres volum eller tetthet ikke beregnes med det blotte øye, for dette føres væsken inn i en beholder der den tar sin form og dermed kan vi beregne volumet og tetthet, dette gjør det lettere å studere. Denne siste egenskapen er den som tydeligst skiller væsker (væsker og gasser) fra deformerbare faste stoffer .

For studiet av væsker er det viktig å referere til væskemekanikk, som er vitenskapen som studerer bevegelsene til væsker og en gren av mekanikken til kontinuerlige medier. Den studerer også interaksjonene mellom væsken og konturen som begrenser den.

Egenskaper

Egenskapene til en væske er de som definerer dens oppførsel og egenskaper både i hvile og i bevegelse. Det er primære egenskaper og sekundære egenskaper til væsken.

Primære egenskaper

Primære eller termodynamiske egenskaper :

Sekundære egenskaper

De karakteriserer den spesifikke oppførselen til væsker:

Beskrivelse av væsker

Klassifisering

Væsker kan klassifiseres i henhold til forskjellige egenskaper, i henhold til deres viskøse oppførsel som de presenterer i:

Perfekte væsker eller supervæsker
Newtonske væsker
ikke-newtonske væsker
ekte væsker

Når det gjelder dens tetthet og type bevegelse av molekylene og den fysiske tilstanden, kan en væske klassifiseres i:

Selv plasma kan modelleres som en væske, selv om den inneholder elektriske ladninger. [ 1 ] </ref></ref>

Matematisk beskrivelse

Selv om molekylene som utgjør væskene kan endre sin relative posisjon og er diskrete og separerbare elementer fra hverandre. Måten å studere dem og forutsi deres oppførsel i de fleste situasjoner er å behandle dem som et kontinuerlig medium . På denne måten kan tilstandsvariablene til materialet, som trykk , tetthet og hastighet , betraktes som kontinuerlige funksjoner av rom og tid, noe som naturlig fører til beskrivelsen av fluider som et sett med vektor- og skalarfelt, som utvikler seg samtidig. som en væskemasse beveger seg som en helhet eller endrer form. Bevegelsesligningene som beskriver den makroskopiske oppførselen til en væske under forskjellige ytre forhold, er differensialligninger som involverer derivater av forskjellige størrelser (skalar eller vektor) med hensyn til koordinatene. Ligningen som relaterer kreftene på en væske med den såkalte spenningstensoren som representerer kreftene mellom forskjellige molekyler er felles for deformerbare faste stoffer:

( * )

{\begin{cases}{\cfrac {\partial \sigma−xx}}{\partial x}}+{\cfrac {\partial \sigma−xy}}{\partial y}}+{ \cfrac {\partial \sigmaxelz}}{\partial z}}+b_{x}=\rho {\cfrac {Dv_{x}}{Dt}}\\{\cfrac {\partial \sigma _ {yx}}{ \partial x}}+{\cfrac {\partial \sigma yy}}{\partial y}}+{\cfrac {\partial \sigma yz}}{\partial z}} +b_{y}=\rho { \cfrac {Dv_{y}}{Dt}}\\{\cfrac {\partial \sigma​zx}}{\partial x}}+{\cfrac {\partial \ sigma zy}}{\partial y} }+{\cfrac {\partial \sigma zz}}{\partial z}}+b_{z}=\rho {\cfrac {Dv_{z}}{ Dt}}\end{cases}}

Her representerer de komponentene til spenningstensoren, mens de representerer komponentene til de volumetriske kreftene og er komponentene i hastighetsfeltet. $\sigmaij}$ $b_{i}$ $sag}$

Forskjellen mellom en væske og et deformerbart fast stoff er at i en væske er nevnte spenningstensor ikke avhengig av den absolutte tøyningen, men snarere av tøyningshastigheten . For en newtonsk væske er den konstitutive ligningen som gir spenningstensoren når det gjelder tøyningshastighetstensoren:

$\sigmaij}=(-p+\lambda d_{kk})\deltaij}+2\mu d_{ij}$

som erstattet i ligningen ( * ) gir Navier–Stokes-ligningene .

Molekylær agitasjon

Å dele den gjennomsnittlige frie veilengden til molekylene med den karakteristiske lengden til systemet gir et dimensjonsløst tall kalt Knudsen-tallet . Ved å beregne Knudsen-tallet er det lett å vite når oppførselen til væsker og gasser kan beskrives ved likningene for væskedynamikk. Faktisk, hvis Knudsen-tallet er mindre enn enhet, kan kontinuumhypotesen brukes; hvis Knudsen-tallet er lik enhet eller større, må ligningene til statistisk mekanikk brukes til å beskrive oppførselen til systemet .

Derfor kalles regionen Knudsen som er nær eller større enn enhet også sjeldne gassregionen.

Referanser

↑ {{book quote |surname=Chen |firstname=Francis F. |authorlink= |title=Introduksjon til plasmafysikk og kontrollert fusjon: Plasmafysikk |url= http://books.google.com/books?id=ToAtqnznr80C | volum=1 |tilgangsdato=28. oktober 2011 |

Bibliografi

Mott, Robert (1996) Applied Fluid Mechanics (4. utgave). Mexico: Pearson Education. ISBN 0-02-384231-8 .
Holzapfel, G.A. (2000). Ikke-lineær solidmekanikk: En kontinuerlig tilnærming for ingeniørvitenskap . John Wiley og sønner. ISBN 9780471823193 . ( brutt lenke tilgjengelig på Internet Archive ; se historikk , første og siste versjon ).

Eksterne lenker

Termisk væske og dens bruk i elektriske radiatorer