流体的力学性质

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引言

流体的力学性质是物理学的一个分支，它研究流体的力学，包括液体、气体和等离子体。流体是不可压缩的，这意味着液体的密度不依赖于压力的变化，并保持恒定。它们也被认为是最非粘性的。这意味着，接触的两个液面不会相互施加任何切向力。

什么是流体？

在化学领域，“流体”一词可以指任何不能承受切向力或剪切力的液体或气体，当其处于静止状态时，并且其形状会根据诸如应力之类的因素不断变化。简而言之，它是一种可以流动的物质。

换句话说，只有当外力作用于物质时，它才能流动。例如，气体可以是氧气、氢气，液体可以是汽油、硫酸和水。它可以分为四种主要类型，这取决于流动。它们是：稳定或不稳定、可压缩或不可压缩、粘性或非粘性，以及旋转或非旋转。

流体的力学性质

研究力学性质的科学分支称为流体静力学。流体是一种没有特定形状的物质，因为液体和气体可以自由流动，所以它们被称为流体。它们很容易屈服于任何外部压力 (learncbse, 2022)。流体的“气”部分指的是大气中的空气以及所有其他属于化学的空气。

与固体相比，流体可以更具体地表现出重力效应。固体粒子之间的吸引力会抵消重力的影响。

什么是流线型流动？

图1：流线型流动

流线是指切线的曲线。在任何一点上，它都表示流体速度的方向。在电场或力场中，它与力线具有类似的关系。

流线可以显示流体粒子的原始路径。当流动稳定时，它被称为层流。其主要特点是两条流线永远不会相交。如果发生这种情况，则一个流体粒子可以在该点朝一个或另一个方向移动。然而，流动将是不稳定的。

流管

流管是由流线组成的束。由流线组成的边界包围的管状区域称为流管。其主要特点是，没有流体可以穿过流管形成的边界，其行为与管道完全相同。

表面张力和粘度

图2：针由于表面张力而停留在液体顶部。如果将针尖朝下放在表面上，则作用在较小面积上的重量会破坏表面，针就会下沉。

变形界面表面所需的单位长度力称为表面张力。它可以用希腊字母 sigma 表示。表面张力总是取决于液体或固体接触的表面。如果测量油、水、汞或其他任何物质的表面张力，则可以假设接触的流体只是空气。

粘度可以定义为流体相邻层之间剪切应力的比率。它是流体的属性，可能是导致流体流动阻力的原因。粘度越高，静止流动越大。众所周知的流体的粘度主要独立于外力。

伯努利原理

伯努利原理指出水的总能量保持恒定。这就是为什么当水流系统地增加时，压力最终会下降的原因。当它开始在液压系统中流动时，压力会持续下降，当压力开始上升时，必须停止流动。

这可以表示为：

总水头 = [高程水头 + 压力水头 + 速度水头]

压力

流体压力可以解释为作用在流体表面单位面积上的法向力。该压力称为液体的蒸汽压。或者它可以是将液体转化为蒸汽的压力。

结论

流体的力学性质如粘度和表面张力。从力学的角度来看，流体是一种永远不支持剪切应力的物质。这就是为什么一种流体在静止时会呈现容器形状的主要原因。

(常见问题)

Q1. 什么是文丘里流量计？

A1. 文丘里流量计是一种用于通过管道收缩部分增加流速并发生相应压力下降的仪器，以便可以推导出流速。

Q2. 流体压力的影响是什么？

A2. 两个因素可以决定流体压力。它们是流体的深度和强度。

Q3. 流体的特性是什么？

A3. 流体有四个主要特性；它们是温度、密度、压力和比焓。它们是流体的热力学特性。

Q4. 液体的特性是什么？

A4. 可以定义液体的主要特性是：它没有确定的形状，它采用容器的精确形状，并且它具有确定的体积。液体的粒子是自由的，因此它们可以相互移动，但是它们仍然保持彼此的吸引力。