Шрифт:
µ – коэффициент динамической вязкости [Па · c].
Динамическая вязкость воды при температуре 200С равна 1МПа с, вязкость воздуха равна 0,01821 МПа.
Вязкость жидкостей резко падает при повышении температуры, а вязкость воздуха и газов возрастает.
Кинематической вязкостью жидкости или газа называется соотношение динамической вязкости к плотности.
В качестве единицы кинематической вязкости применялся также стокс (ст) и сантистокс (сст) по соотношению:
Для измерения вязкости жидкости используют вискозиметры, например вискозиметр Энглера, который представляет собой цилиндрический сосуд, имеющий диаметр 106 мм (рис. 7). В днище сосуда выполнено отверстие диаметром 2,8 мм. Вязкость в градусах Энглера равна отношению
времени истечения 200 см3 исследуемой жидкости к времени истечения такого же количества дистиллированной воды при температуре 200С.
< image l:href="#"/>Рис. 7. Схема определения вязкости по Энглеру
Для пересчета “градусов Энглера” в “Стоксы” для минеральных масел применяют формулу Убеллоде:
Вязкость масел, применяемых в гидросистемах, лежит в пределах 10–30 0 Е.
Вязкость масла следует учитывать при расчетах скорости пневмопривода, поскольку уплотнения штока и поршня перемещаются по смазанным поверхностям и возникают существенные усилия вязкостного трения, снижающие скорость их движения.
В следящих приводах вязкостное трение играет роль демпфера, снижающего опасность возникновения автоколебаний.
Сжимаемость газа
Сжимаемость – свойство рабочего тела изменять свой объем под действием приложенного давления.
Коэффициент объемного сжатия равен:
Несмотря на то, что молекулы жидкости подвижны, заметно сжать жидкость можно только приложив к ней очень большое давление.
Для практических целей можно считать жидкости несжимаемыми.
Термодинамические процессы при постоянном объеме газа
Сжимаемость газов гораздо выше и зависит от давления, температуры и объема, занимаемых ими. Бойлем в 1662 г. в Англии и независимо от него в 1676 г. Мариоттом во Франции было установлено, что если газ занимал некоторый начальный объем Vо и имел давление Ро, то после сжатия его до объема V1 давление его, при условии, что температура газа не изменяется
(изотермический процесс) повысится до величины P1, такой, что произведение начального объема и давления будет равно произведению конечного объема и давления:
или
Важным следствием этого закона является то, что поскольку масса газа не меняется, при подстановке значений объемов из формулы (5), получим, что отношение давлений равно отношению плотностей газа:
Изменение объема может происходить также и при изменении температуры Т тела, что учитывается коэффициентом объемного расширения
Большинство твердых тел, жидкостей и все газы увеличиваются в объеме при нагревании. Опыты Гей-Люссака в 1802 году показали, что коэффициент объемного расширения всех газов одинаков
(рис. 8), постоянен и равен
Рис. 8. Схема определения коэффициента объемного расширения по Гей-Люссаку.
Шарль установил, что если нагревать некоторую массу газа в закрытом сосуде, то на каждый градус увеличения температуры, давление Р в сосуде увеличивается на 1/273 часть давления Ро при 00С, то справедливо уравнение (рис. 9)
Рис. 9. Схема определения давления газа по Шарлю
где:
Ро – давление газа при 00C
– термический коэффициент давления, равный
t – температура газа в градусах Цельсия.
Равенство коэффициентов и не случайно, а обусловлено равенством отношений давлений и объемов по закону Бойля-Мариотта.
Шкала Цельсия не совсем удобна для измерения температуры газа, для того, чтобы обеспечить прямую пропорциональность давления и температуры. Из закона Шарля можно получить число T=273+t, которое можно рассматривать как температуру, отсчитываемую по новой, так называемой абсолютной шкале Кельвина, в которой цена градуса остается прежней, но за нуль принята точка, лежащая на 273 градуса ниже точки таяния льда.