理论教育 压缩性与膨胀性的探讨

压缩性与膨胀性的探讨

时间:2023-06-18 理论教育 版权反馈
【摘要】:压缩性在温度不变的情况下,流体的体积随压力的增加而变小的性质称为压缩性,可用体积压缩性系数βp来表示。膨胀性大小用体积膨胀系数βT来表示,βT的单位为或。同理,体积膨胀性系数也可表示为在常压下,水在温度为10~20℃时,其体积膨胀系数βT=1.5×10-4/℃,即水在温度10~20℃内,当温度增加1℃时,所引起的密度变化约为0.015%,这说明常见液体热胀性很小,一般情况下,可认为液体的密度不随温度而变。

压缩性与膨胀性的探讨

(1)压缩性

在温度不变的情况下,流体的体积随压力的增加而变小的性质称为压缩性,可用体积压缩性系数βp来表示。当压强由p增加dp时,体积被压缩了dV,则压缩性系数βp

βp的单位为m2/N。式中是体积的相对变化量。因此,βp物理意义是:当温度不变时,每增加单位压强所产生的流体体积的相对变化率。

流体被压缩时,体积V内的质量并没有改变,则有

dM=d(ρV)=ρdV+Vdρ=0

所以

压缩性系数又可表示为

体积压缩性系数的倒数称为流体体积弹性系数或体积弹性模数,以EV表示,即

EV的单位为N/m2。在不太大的压强下,某些常见液体的体积弹性系数平均值如下:

水EV=1.962×109N/m2(www.daowen.com)

煤油EV=1.687×109N/m2

柴油EV=1.570×109N/m2

其他油品EV=1.324×109N/m2

液体的压缩系数非常小,例如,对于20℃的水,在1~500个标准大气压下,βp的平均值仅为4.32×10-10m2/N,因此,除在液体中以音速大小传播的波动现象外,在工程流体力学中,液体的压缩性影响可以忽略,认为ρ与p无关。

(2)膨胀性

在压强不变的情况下,流体的体积随温度的升高而变大的性质称为膨胀性。膨胀性大小用体积膨胀系数βT来表示,βT的单位为。它代表增加单位温度时,所发生的体积相对变化量。

同理,体积膨胀性系数也可表示为

在常压下,水在温度为10~20℃时,其体积膨胀系数βT=1.5×10-4/℃,即水在温度10~20℃内,当温度增加1℃时,所引起的密度变化约为0.015%,这说明常见液体热胀性很小,一般情况下,可认为液体的密度不随温度而变。

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