Caractéristiques du fluide, propriétés, types, exemples

Les Liquides Ce sont des moyens continus dont les molécules ne sont pas aussi liées que dans les solides, et ont donc une plus grande mobilité. Les liquides et les gaz sont fluides et certains, comme l'air et l'eau, sont d'une importance vitale, car ils sont nécessaires pour maintenir la vie.

Des exemples de liquides sont l'eau, l'hélium superflu ou le plasma sanguin. Il y a des matériaux qui semblent solides, mais qui présentent néanmoins les caractéristiques des fluides, par exemple le goudron. Mettre une brique sur un grand morceau de goudron.

L'eau est un exemple de liquide

Certains plastiques semblent également être solides, mais en réalité, ils sont fluides avec une viscosité très élevée, capable de s'écouler extrêmement lentement.

[TOC]

Caractéristiques fluides

Les liquides sont principalement caractérisés par:

-Avoir une plus grande séparation entre ses molécules par rapport aux solides. Dans le cas des liquides, les molécules maintiennent toujours une certaine cohésion, tandis que dans les gaz, ils interagissent beaucoup moins.

Molécules d'eau, un liquide, à l'état liquide par rapport à la vapeur de glace et d'eau

-Débit ou égout, lors de la coupe des contraintes sur eux agir. Les fluides ne résistent pas aux efforts, ils se déforment donc en continu et en permanence lorsqu'on est appliqué.

-S'adapter à la forme du récipient qui les contient et s'il s'agit de gaz, ils se développent immédiatement jusqu'à ce qu'ils couvrent l'ensemble du volume du même. De plus, s'ils le peuvent, les molécules échapperont rapidement au conteneur.

-Les gaz sont facilement compressibles, c'est-à-dire que leur volume peut être facilement modifié. D'un autre côté, pour modifier le volume d'un liquide, plus d'efforts sont nécessaires, ils sont donc considérés comme incompressibles dans un large éventail de pressions et de températures.

-Les liquides ont une surface libre plate lorsque la pression agissant sur eux est constante. À la pression atmosphérique par exemple, la surface d'un lac sans vague est plate.

Air et eau: fluides essentiels pour la vie. Source: Pixabay.

Propriétés fluides

Le comportement macroscopique d'un liquide est décrit à travers plusieurs concepts, étant les principaux: densité, poids spécifique, densité relative, pression, compressibilité et module de viscosité. Voyons ce que chacun consiste brièvement.

Densité

Dans un milieu continu comme fluide, ce n'est pas facile.

La densité est définie comme le quotient entre la masse et le volume. Indiquant la densité avec les paroles grecques ρ, masse m et volume V:

Peut vous servir: filtration

ρ = m / v

Lorsque la densité varie d'un point à un autre du liquide, l'expression est utilisée:

ρ = dm / dv

Dans le système international d'unités, la densité est mesurée en kg / m³.

La densité de toute substance en général n'est pas constante. Tout le monde lorsque le réchauffement éprouve une dilatation, sauf l'eau, qui se dilate lors du gel.

Cependant, dans les liquides, la densité reste presque constante dans une large gamme de pressions et de températures, bien que les gaz connaissent des variations plus facilement, car elles sont plus compressibles.

Poids spécifique

Le poids spécifique est défini comme le rapport entre la magnitude du poids et le volume. Par conséquent, il est lié à la densité, car l'ampleur du poids est Mg. En dénotant le poids spécifique avec la lettre grecque γ, vous avez:

γ = mg / v

L'unité de poids spécifique dans le système international d'unités est le Newton / M³ Et en termes de densité, le poids spécifique peut être exprimé comme suit:

γ = ρg

Densité relative

L'eau et l'air sont les fluides les plus importants pour la vie, ils servent donc de modèle de comparaison pour les autres.

Dans les fluides, la densité relative est définie comme le rapport entre la masse d'une partie fluide et la masse d'un volume égal d'eau (distillé) à 4 ° C et 1 atmosphère de pression.

En pratique, le quotient entre la densité du liquide et de l'eau est calculé dans ces conditions (1 g / cm³ ou 1000 kg / m³), Par conséquent, la densité relative est une quantité sans dimension.

Il est indiqué comme ρ_r ou sg pour l'acronyme en anglais de Gravité spécifique, qui se traduit par gravité spécifique, un autre nom par lequel la densité relative est connue:

sg = ρ_courant / ρ_eau

Par exemple, une substance avec Sg = 2.5 est 2.5 fois plus lourd que l'eau.

Dans les gaz, la densité relative est définie de la même manière, mais au lieu d'utiliser l'eau comme référence, une densité d'air égale à 1 225 kg / m est utilisée³ à 1 atmosphère de pression et 15 ºC.

Pression

Un fluide se compose d'innombrables particules en mouvement constant, capable d'exercer une résistance sur une surface, par exemple celle du conteneur qui les contient. La pression moyenne p que le fluide exerce sur n'importe quelle zone plate a est définie à travers le quotient:

P = f_┴/POUR

Où f_┴ C'est la composante perpendiculaire de la force, donc la pression est une ampleur scalaire.

Peut vous servir: branche de laboratoire

Si la force n'est pas constante ou si la surface n'est pas plate, la pression est définie par:

P = df / da

L'unité de pression elle-même est le Newton / M², Appelé Pascal et abrégé PA, en l'honneur du physicien français Blaise Pascal.

Cependant, dans la pratique, de nombreuses autres unités sont utilisées, soit pour des raisons historiques et géographiques, soit également selon le domaine de l'étude. Les unités du système britannique ou du système impérial sont très fréquemment utilisées dans les pays en anglais. Pour la pression dans ce système le psi O Balance-Force / pouce².

Compressibilité

Lorsqu'une partie fluide est soumise à un effort de volume, il diminue dans une certaine mesure. Cette diminution est proportionnelle à l'effort fait, la constante de proportionnalité étant la Module de compressibilité ou simplement compressibilité.

Si B est le module de compressibilité, Δp le changement de pression et ΔV / V le changement unitaire de volume, puis mathématiquement:

B = Δp / (Δv / v)

Le changement de volume unitaire est sans dimension, car c'est le quotient entre deux volumes. De cette façon, la compressibilité a les mêmes unités de pression.

Comme indiqué au début, les gaz sont facilement des fluides compressibles, mais les liquides n'ont donc pas, donc ceux-ci ont des modules de compressibilité comparables à ceux des solides.

Gelée

Un fluide de mouvement peut être modélisé par de fines couches qui se déplacent les unes des autres. La viscosité est le frottement entre eux.

Pour imprimer le mouvement vers le fluide, un effort de coupe (pas très grand) est appliqué à une section, la friction entre les couches empêche la perturbation d'atteindre les couches les plus profondes.

Dans ce modèle, si la force s'applique à la surface du fluide, la vitesse diminue linéairement dans les couches inférieures jusqu'à ce qu'elle soit annulée en bas, où le fluide est en contact avec la surface de repos du récipient qui le contient.

Détermination expérimentale de la viscosité. Le fluide se déplace à l'intérieur de deux surfaces, le haut est mobile, tandis que le ci-dessous est fixe. Source: Wikimedia Commons.

Mathématiquement, il est exprimé en disant que l'ampleur de l'effort de coupe τ est proportionnelle à la variation de la vitesse avec la profondeur, qui est désignée comme ΔV / ΔY. La constante de proportionnalité est la viscosité dynamique μ du fluide:

τ = μ (Δv / Δy)

Cette expression est connue sous le nom de loi de viscosité et de liquides de Newton qui le suit (certains ne suivent pas ce modèle) sont appelés fluides newtoniens.

Dans le système international, les unités de viscosité dynamique sont PA. s, mais il est couramment utilisé équilibre, abrégé p, équivalent à 0.1 pa.s.

Il peut vous servir: biogénétique: histoire, quelles études, concepts de base

Classification: Types de liquides

Les fluides sont classés en obéissant à divers critères, la présence ou l'absence de frottement en fait partie:

Fluides idéaux

Sa densité est constante, elle est incompressible et la viscosité est nulle. C'est aussi irrotationnel, c'est-à-dire qu'ils ne forment pas de tourbillon à l'intérieur. Et enfin il est stationnaire, ce qui signifie que toutes les particules de liquide qui passent à travers un certain point ont la même vitesse

Vrais liquides

Dans les couches de liquides réels, il y a une friction et donc la viscosité, ils peuvent également être compressibles, bien que nous ayons dit que les liquides sont incompressibles dans une large gamme de pressions et de températures.

Un autre critère établit que les liquides peuvent être newtoniens et non-newtoniens, selon le modèle de viscosité qu'ils suivent:

Fluides newtoniens

Ils accomplissent la loi de la viscosité de Newton:

τ = μ (Δv / Δy)

Fluides non-newtoniens

Ils ne respectent pas la loi de la viscosité de Newton, donc leur comportement est plus complexe. Ils sont classés à leur tour en viscosité des fluides Indépendant du temps Et ceux qui ont la viscosité dépendant du temps, Encore plus complexe.

Le miel est un exemple de liquide non-newtonien. Source: Pixabay.

Exemples de liquides

Eau

L'eau est un fluide newtonien, bien que dans certaines conditions, le modèle de fluide idéal décrit très bien son comportement.

Plasma sanguin

C'est un bon exemple de fluide non-newtonien indépendant du temps, en particulier des fluides pseudoplasiques, dans lesquels la viscosité augmente considérablement avec la contrainte de cisaillement appliquée, mais ensuite, en augmentant le gradient de vitesse, il arrête progressivement augmenter progressivement.

Mercure

Mercure sous forme liquide. Bionerd [cc by (https: // CreativeCommons.Org / licences / par / 3.0)] Le seul métal liquide à température ambiante est également un fluide newtonien.

Chocolat

Beaucoup de coupe est nécessaire pour que ce type de fluide commence à couler. Ensuite, la viscosité reste constante. Ce type de liquide est appelé Fluide de Bingham. Le dentifrico et certaines peintures appartiennent également à cette catégorie.

Asphalte

C'est un fluide qui est utilisé pour paver les routes et comme étanche. A le comportement d'un liquide de Bingham.

Helio Superfluido

Il manque totalement de viscosité, mais à des températures proches de zéro absolu.

Les références

1. Cimbala, C. 2006. Mécanique des fluides, des fondamentaux et des applications. MC. Graw.
2. Mesure de la viscosité d'un liquide. Récupéré de: SC.Ehu.est.
3. Mott, R.  2006. Mécanique des fluides. 4e. Édition. Pearson Education.
4. Wikipédia. Superfluidité. Récupéré de: est.Wikipédia.org.
5. Zapata, f. Fluides: densité, poids spécifique et gravité spécifique. Récupéré de: Francesphysics.Blogspot.com.