Войти
В физике, жидкость - это вещество, которое постоянно деформируется (течет) под действием приложенного напряжения сдвига или внешней силы. Жидкости являются фазой вещества вещества и включают жидкости, газы и плазму. Это вещества с нулевым модулем сдвига или, проще говоря, вещества, которые не могут противостоять любой сдвигающей силе, приложенной к ним.
Хотя термин «текучая среда» включает в себя как жидкую, так и газовую фазы, в обычном использовании «текучая среда» часто используется как синоним «жидкости», что не подразумевает, что газ также может присутствовать. Этот разговорный термин также широко используется в медицине и питании («пейте много жидкости»).
Жидкости образуют свободную поверхность (то есть поверхность, не созданную контейнером), а газы - нет. Вязкоупругие жидкости, такие как Silly Putty, по-видимому, ведут себя подобно твердому телу при приложении внезапной силы. Также вещества с очень высокой вязкостью, такие как пек, по-видимому, ведут себя как твердые тела (см. эксперимент с падением пека ).
Жидкости отображают такие свойства, как:
Эти свойства обычно являются функцией их неспособности выдерживать напряжение сдвига в статическом равновесии. Напротив, твердые тела реагируют на сдвиг либо пружинной восстанавливающей силой, что означает, что деформации обратимы, либо им требуется определенное начальное напряжение, прежде чем они деформируются (см. пластичность ).
Твердые тела реагируют восстанавливающими силами как на напряжения сдвига, так и на нормальные напряжения - как сжимающие, так и растягивающие. Напротив, идеальные жидкости реагируют только восстанавливающими силами на нормальные напряжения, называемые давлением : жидкости могут подвергаться как напряжению сжатия, соответствующему положительному давлению, так и растягивающему напряжению, соответствующему отрицательному давлению. И твердые, и жидкие вещества также обладают пределом прочности на разрыв, превышение которого в твердых телах вызывает необратимую деформацию и разрушение, а в жидкостях вызывает появление кавитации.
И твердые, и жидкие вещества имеют свободные поверхности, что требует больших затрат. некоторое количество свободной энергии для образования. В случае твердых тел количество свободной энергии для образования данной единицы площади поверхности называется поверхностной энергией, тогда как для жидкостей такое же количество называется поверхностным натяжением. Способность жидкостей течь приводит к другому поведению в ответ на поверхностное натяжение, чем в твердых телах, хотя в равновесии оба будут пытаться минимизировать свою поверхностную энергию : жидкости имеют тенденцию образовывать округлые капли, тогда как чистые твердые вещества имеют тенденцию образовывать кристаллы. Газы не имеют свободных поверхностей и свободно рассеиваются.
В твердом теле напряжение сдвига зависит от деформации, но в жидкости, напряжение сдвига является функцией скорости деформации. Следствием такого поведения является закон Паскаля, который описывает роль давления в характеристике состояния жидкости.
В зависимости от взаимосвязи между напряжением сдвига и скоростью деформации и ее производными жидкости можно охарактеризовать как одно из следующих:
Поведение жидкостей можно описать с помощью Навье –Уравнения Стокса - набор дифференциальных уравнений в частных производных, которые основаны на:
Изучение жидкостей - это механика жидкости, которая подразделяется на гидродинамика и статика жидкости в зависимости от
