1.Ciężar właściwy – wyraża iloraz ciężaru (G) do objętości (W) tego ciała. Gdy jest ono jednorodne i stanowi continuum (bez porów), ciężar właściwy można wyrazić
γ=$\frac{G}{W}$ [N·m−3], [G·m−3], [kG·m−3].
W ciałach niejednorodnych γ=$_{\text{ΔW} \rightarrow 0}^{\lim}\ \frac{G}{W}$
ΔW oznacza że w najmniejszej objętości także istnieje mateia a nie pusta przestrzeń miedzycząteczkowa.
Ciężar właściwy = ciężar gatunkowy
γ=$\frac{\text{Gg}}{\text{Wg}}$
Gg - ciężar szkieletu gruntu (bez pór)
Wg – objętość szkieletu gruntu (bez pór)
Ciężar objętościowy
γ0=$\frac{G_{0}}{W_{0}}$
G0- ciężar szkieletu + woda + powietrze
W0- objętość szkieletu + woda + powietrze
Ciężar objętościowy chwilowy – po pobraniu próbki (w momencie badania)
Ciężar objętościowy asm – absolutnie sucha masa po wysuszeniu próbki odstałego ciężaru w 105˚C
2.Gęstość – iloraz masy (M) i objętości (w) jednorodnej cieczy
ρ=$\frac{M}{W}$ [kg·m−3], [g·cm−3], [t·m−3], [kG·s2m−4],
Dla cieczy niejednorodnej ρ$=_{\text{ΔW} \rightarrow 0}^{\lim}\ \frac{M}{W}$
Zależność między ciężarem a gęstościa
G=M·g (ciężar= masa·grawitacja)
M = $\frac{G}{g}$
ρ=$\ \frac{G}{g W}$ = $\frac{\gamma W}{g W}$ = $\frac{\gamma}{g}$
γ=ρ·g
3.Ściśliwość- zdolność cieczy do zmniejszania swojej objętości pod wpływem ciśnienia działającego z zewnątrz.
-ΔW=βp·W1·Δp
βp-współczynnik ściśliwości cieczy, wskazujący na względne zmniejszenie objętości ($\frac{\text{ΔW}}{W_{1}}$) pod wpływem wzrostu ciśnienia (Δp) o 1 atmosfere,
ΔW = W1 - W2 bezwzględne zmniejszenie objętości cieczy,
Δp = p1 - p2 bezwzględny przyrost ciśnienia działającego na ciecz
W1 , W2 objętość cieczy przy stanie początkowym i na końcowym
p1 - p2 ciśnienie początkowe i końcowe
Współczynnik ściśliwości
βp = - $\frac{\text{ΔW}}{W_{1}}$ · $\frac{1}{\text{Δp}}$ [m2· N−1], [cm2· kG−1], [m2· kG−1],
Moduł sprężystości (E0)stanowiący odwrotność współczynnika ściśliwości (βp):
E0 = $\frac{1}{\beta_{p}}$ = - $\frac{\text{ΔW}}{W_{1}}$ ·Δp [kg·cm−2], [N·m−2],
4.Rozszerzalność cieplna – zdolność cieczy do zmiany objętości pod wpływem zmiany temperatury :
ΔW = βt · W1 Δt
ΔW = W2 - W1 zmiana objętości cieczy po zmianie temp. od t1 do t2.
W2 objętość końcowa
W1 objętość poczatkowa
βt średni współczynnik rozszerzalności objętościowej po zmianie temp.
Δt = t2 - t1 bezwzględny przyrost temp. od początkowej t1 do końcowej t2
Współczynnik rozszerzalności cieplnej
$\beta_{t} = \ \frac{\text{ΔW}}{W_{1}}$ · $\frac{1}{\text{Δt}}$ [$\frac{1}{1C}$]
Wraz ze wzrostem temp. wzrasta objętość ciała a przez to maleje gęstość i ciężar objętościowy, tym regułom nie podlega woda, gdyż posiada największa w temp. t=4˚C a w przedziale od 0˚C do 4˚C kurczy się.
5.Lepkość – zdolność do stawiania oporów (przenoszenia naprężeń stycznych) podczas trwania ruchu cieczy.
Cząstki cieczy, które przylegają bezpośrednio do płyt, posiadają prędkości płyty, natomiast pozostałe zawarte w przestrzeni między nimi w wyniku wzajemnego tarcia mają linowo zróżnicowane prędkości (wg Newtona) lub zbliżone do tachoidy znanej z hydrometrii.
Wzór naprężeń stycznych
τ = μ$\ \frac{\text{dV}}{\text{dY}}$ [N·m−2], [kG·cm−2], [kG·m−2],
μ współczynnik proporcjonalności zwany dynamicznym współczynnikiem lepkości
$\frac{\text{dV}}{\text{dY}}$ gradient prędkości nakierunkuj normalnym
Naprężenie styczne τ jest ilorazem siły stycznej (T) i powierzchni (F) na która ta siła działa.
τ = $\frac{T}{F}$
Lepkość cieczy wyrażamy
μ = τ $\frac{\text{dY}}{\text{dV}}$ = $\frac{T}{F}$ · $\frac{\text{dY}}{\text{dV}}$ [N·s·m−2], [kG · cm−1s−1 = poise], [kG·s·m−2]
Wpływ temperatury na lepkość cieczy określa zależność empiryczna:
μ = $\frac{\mu_{0}}{1 + at + \text{bt}^{2}}$
t – temp. cieczy ˚C
μ0 − lepkość cieczy przy t = 0˚C
a,b- współczynnik zależny od rodzaju cieczy
Iloraz dynamicznego współczynnika lepkkości cieczy do jej gęstości nazywamy kinematycznym współczynnikiem lepkkości
ν = $\frac{\mu}{\rho}$ [m2· s−1], [cm2· s−1 = stokes],
6.Napięcie powierzchniowe – między powierzchnia zwierciadła wody, poniżej zwierciadła wody wytwarza się stan napięcia bo jest drugi ośrodek – powietrze. Miedzy powietrzem a woda zwierciadło może się podnosić , opadać , wbrew sile grawitacji Zimeckiej następuje podnoszenie w przewodach cieczy.
Napięcie powierzchniowe – specyfika cieczy jest dążność do minimalizacji zewnętrznej powierzchni, w efekcie przybiera ono kształt kulisty ( woda w stanie nieważkości lub krople oliwy zawieszone w roztworze o identycznej gęstości). W naturalnych warunkach tej tendencji przeciwdziała siła ciężkości. Energia (E) cząsteczek warstwy zewnętrznej jest proporcjonalna do jej powierzchni (F):
E= σ·F
σ – współczynnik proporcjonalności tzw. Napięcie powierzchniowe zależne od temp. ( maleje gdy temp. jest wyższa, a w temp. krzepnięcia osiąga maximum).
Wzór σ = $\frac{G}{F}$ = $\frac{M g}{2\pi + r}$ [kG·s−2 lub N s−1]
7.Płyn doskonały
Płyn doskonały w porównaniu z rzeczywistym jest pozbawiony:
a)lepkości, czyli tarcia wewnętrznego (μ = 0, ν = 0)
b)ściśliwości (βp = 0, E0 = ∞)
c)rozszerzalności cieplnej (βt = 0)
d)zmian ciężaru objętościowego (γ=const) pod wpływem czynników zewnętrznych.
e)możliwości stawiania oporów na rozciąganie
f)możliwości zmiany energii mechanicznej na cieplną , ponieważ przy braku tarcia obowiązuje zasada zachowania energii mechanicznej.