平衡和运动规律。 流体作为连续介质的假设对大部分工程技术问题都是适用的，但对某些特殊 问题则不适用。例如，火箭在高空非常稀薄的气体中飞行以及高真空技术中，其 分子距与设备尺寸可以比拟，不再是可以忽略不计了。这时不能再把流体看成是 连续介质来研究，需要用分子动力论的微观方法来研究。本书只研究连续介质的 力学规律。 第三节流体的主要物理性质 一流体的密度 1、流体的密度 流体的密度是流体的重要属性之一，它表征流体在空间某点质量的密集程 度，流体的密度定义为：单位体积流体所具有的质量，用符号P来表示。 对于流体中各点密度相同的均质流体，其密度 p (1-1) 式中： p一流体的密度，kgm3: m一流体的质量，kg: V一流体的体积，m。 对于各点密度不同的非均质流体，在流体的空间中某点取包含该点的微小体 积该体积内流体的质量△m则该点的密度为 p=mAvdv △Vmdm (1-2 2、流体的相对密度 流体的相对密度是指某种流体的密度与4℃时水的密度的比值，用符号d来 表示。 d=pr (1-3) 式中： Pr一流体的密度，kgm3: P4C时水的密度，kgm3
平衡和运动规律。 流体作为连续介质的假设对大部分工程技术问题都是适用的，但对某些特殊 问题则不适用。例如，火箭在高空非常稀薄的气体中飞行以及高真空技术中，其 分子距与设备尺寸可以比拟，不再是可以忽略不计了。这时不能再把流体看成是 连续介质来研究，需要用分子动力论的微观方法来研究。本书只研究连续介质的 力学规律。 第三节 流体的主要物理性质 一 流体的密度 1、流体的密度 流体的密度是流体的重要属性之一，它表征流体在空间某点质量的密集程 度，流体的密度定义为：单位体积流体所具有的质量，用符号ρ来表示。 对于流体中各点密度相同的均质流体，其密度 （1-1） 式中： —流体的密度，kg/m3； m—流体的质量，kg； V—流体的体积，m3。 对于各点密度不同的非均质流体，在流体的空间中某点取包含该点的微小体 积 该体积内流体的质量 则该点的密度为 （1-2） 2、流体的相对密度 流体的相对密度是指某种流体的密度与 4℃时水的密度的比值，用符号 d 来 表示。 (1-3) 式中： —流体的密度，kg/m3； —4℃时水的密度，kg/m3。 V m = V m 0 d lim V d m m V V → = = f W d = f W
表1-1和表12列出了一些常用液体、气体在标淮大气压强下的物理性质。 表1-1在标准大气压下常用液体的物理性质 密度p 液体种类 温度1 相对密度d 动力者度：x10 {℃3 kg/m') 《pa.s} 20 998 1.00 10. 海水 20 1026 1.03 10.6 20%盐水 20 1149 1.15 乙醇《西桔) 20 789 0.79 11.6 0 895 0.90 6.5 四氢化碳 20 1588 1.59 9.7 氧利昂-12 20 1335 1.34 20 1258 1.28 1490 汽油 20 678 0.68 2.9 煤油 20 808 0.81 19.2 恩油 30 850-958 0.85-0.93 2 河滑油 20 918 0.92 氢 -257 72 0.072 0.21 -195 1206 1.21 28 水银 20 135 13.58 15.6 表1-2在标准大气压和20℃常用气体性质 动力黏度 气体常数 动力 气体常 气 x10 气 (kg/my (Pa·s) [Jkg·K】 (kg/m) (Pas [U/kg·K)】 1.80 287 1.16 1.76 297 氧化碳 88 1.3 一氧化碳 1.16 1.82 0.668 520 1.97 饱和水蒸 0.747 462 0.16 0.0839 0.90 412 二 流体的压缩性和膨胀性 随着压强的增加，流体体积缩小：随着温度的增高，流体体积膨胀，这是所 有流体的共同属性，即流体的压缩性和膨胀性
表 1-1 和表 1-2 列出了一些常用液体、气体在标准大气压强下的物理性质。 表 1-1 在标准大气压下常用液体的物理性质 表 1-2 在标准大气压和 20℃常用气体性质 二 流体的压缩性和膨胀性 随着压强的增加，流体体积缩小；随着温度的增高，流体体积膨胀，这是所 有流体的共同属性，即流体的压缩性和膨胀性。 液体种类 温 度 t （℃） 密 度 （kg/m3） 相对密度 d 动力黏度 4 10 （P a·s） 纯 水 2 0 998 1.00 10.1 海 水 2 0 1026 1.03 10.6 20%盐 水 2 0 1149 1.15 — 乙醇（酒精） 2 0 789 0.79 11.6 苯 2 0 895 0.90 6.5 四氯化碳 2 0 1588 1.59 9.7 氟利昂-1 2 2 0 1335 1.34 — 甘 油 2 0 1258 1.26 14900 汽 油 2 0 678 0.68 2.9 煤 油 2 0 808 0.81 19.2 原 油 2 0 850-958 0.85-0.93 7 2 润滑油 2 0 918 0.92 — 氢 -257 7 2 0.072 0.21 氧 -195 1206 1.21 2.8 水 银 2 0 13555 13.58 15.6 气 体 密 度 （kg/m3） 动力黏度 5 10 （P a·s） 气体常数 R [J/(kg·K )] 气 体 密 度 （kg/m3） 动力黏度 5 10 （P a·s） 气体常数 R [J/(kg·K )] 空 气 1.205 1.80 287 氮 1.16 1.76 297 二氧化碳 1.84 1.48 188 氧 1.33 2.00 260 一氧化碳 1.16 1.82 297 甲 烷 0.668 1.34 520 氦 0.166 1.97 2077 饱和水蒸 汽 0.747 1.01 462 氢 0.0839 0.90 4120
1、流体的膨胀性 在一定的压强下，流体的体积随温度的升高而增大的性质称为流体的膨胀 性。流体膨胀性的大小用体积膨胀系数来表示，它表示当压强不变时，升 高一个单位温度所引起流体体积的相对增加量，即4，=7 1 dv (1-4) 式中 a,一流体的体积膨胀系数，1/℃，1/K: d一流体温度的增加量，C,K V一原有流体的体积，m: dy一流体体积的增加量，m3。 实验指出，液体的体积膨胀系数很小，例如在9.8×10Pa下，温度在1一10℃ 范围内，水的体积膨胀系数=14×10-61/℃：温度在10~20℃范围内，水的体积 膨胀系数a,=150×10-61C。在常温下，温度每升高1℃，水的体积相对增 量仅为万分之一点五：温度较高时，如90~100℃，也只增加万分之七。其它液 体的体积膨胀系数也是很小的。 流体的体积膨胀系数还取决于压强。对于大多数液体，随压强的增加稍为减 小。水的在高于50℃时也随压强的增加而增大。 在一定压强作用下，水的体胀系数与温度的关系如表1-3所示 表1-3水的体胀系数(1/℃) 压强 温度(C》 (10Pa) 110 1020 40-50 60~70 90-10 0.98 14×10 180×10 422×10 556×10 719×10 43×10 165×10 422×10 548×10 704×10 72×10 83×10 426×10 539×10 149x10 236×10 42×10 861×10 882 229×10 289X10 437X10 514×10 621×10 2、流体的压缩性 在一定的温度下，流体的体积随压强升高而缩小的性质称为流体的压缩性。流体 压缩性的大小用体积压缩系数k来表示。它表示当温度保持不变时，单位压强增 量引起流体体积的相对缩小量，即 1 dv (1-5) dp v
1、流体的膨胀性 在一定的压强下，流体的体积随温度的升高而增大的性质称为流体的膨胀 性。流体膨胀性的大小用体积膨胀系数 来表示，它表示当压强不变时，升 高一个单位温度所引起流体体积的相对增加量，即 （1-4） 式中: —流体的体积膨胀系数，1/℃，1/K； —流体温度的增加量，℃，K； —原有流体的体积，m3； —流体体积的增加量，m3。 实验指出，液体的体积膨胀系数很小，例如在 9.8×104Pa 下，温度在 1～10℃ 范围内，水的体积膨胀系数=14×10-6 1/℃；温度在 10～20℃范围内，水的体积 膨胀系数 =150×10-6 1/℃。在常温下，温度每升高 1℃，水的体积相对增 量仅为万分之一点五；温度较高时，如 90～100℃，也只增加万分之七。其它液 体的体积膨胀系数也是很小的。 流体的体积膨胀系数还取决于压强。对于大多数液体，随压强的增加稍为减 小。水的在高于 50℃时也随压强的增加而增大。 在一定压强作用下，水的体胀系数与温度的关系如表 1-3 所示。 表 1-3 水的体胀系数（1/℃） 2、流体的压缩性 在一定的温度下，流体的体积随压强升高而缩小的性质称为流体的压缩性。流体 压缩性的大小用体积压缩系数 k 来表示。它表示当温度保持不变时，单位压强增 量引起流体体积的相对缩小量，即 (1-5) 1 d V dV t V = V dt V dV V 压 强 温 度 (℃) (105 Pa) 1～10 1 0～2 0 4 0～5 0 6 0～7 0 9 0～100 0.9 8 9 8 196 490 882 14×10-6 43×10-6 72×10-6 149×10-6 229×10-6 150×10-6 165×10-6 83×10-6 236×10-6 289×10-6 422×10-6 422×10-6 426×10-6 429×10-6 437×10-6 556×10-6 548×10-6 539×10-6 523×10-6 514×10-6 719×10-6 704×10-6 661×10-6 621×10-6 1 d d V p V = −
式中 K一流体的体积压缩系数，m2N: dp一流体压强的增加量，Pa: V一原有流体的体积，m: dV一流体体积的增加量，m。 由于压强增加时，流体的体积减小，即dp与dY的变化方向相反，故在 上式中加个负号，以使体积压缩系数K恒为正值。 实验指出，液体的体积压缩系数很小，例如水，当压强在(1~490)×107Pa、 温度在0~20℃的范围内时，水的体积压缩系数仅约为二万分之一，即每增加 10Pa,水的体积相对缩小约为二万分之一。表14列出了0℃水在不同压强下的K 值。 表140℃水在不同压强下的K值 压强p(10a) 49 9.8 392 78.4 0539 0.5370.531 0.523 0.515 气体的压缩性要比液体的压缩性大得多，这是由于气体的密度随着温度和压 强的改变将发生显著的变化。对于完全气体，其密度与温度和压强的关系可用热 力学中的状态方程表示，即 卫=RT (1-6) 式中： p一气体的绝对压强，Pa: p一气体的密度，kgm T一热力学温度，K: R一气体常数，J/kgK)。 常用气体的气体常数见表1-2。 在工程上，不同压强和温度下气体的密度可按下式计算： 273D p=P273+1101325 (1-7) 式中P0为标准状态(0℃，101325Pa)下某种气体的密度。如空气的Po= 1293kgm3:烟气的P。=1.34kg/m3.p为在温度1℃、压强pNWm下，某
式中: —流体的体积压缩系数，m2/N； —流体压强的增加量，Pa； —原有流体的体积，m3； —流体体积的增加量，m3。 由于压强增加时，流体的体积减小，即 与 的变化方向相反，故在 上式中加个负号，以使体积压缩系数 恒为正值。 实验指出，液体的体积压缩系数很小，例如水，当压强在(1～490)×107Pa、 温度在 0～20℃的范围内时，水的体积压缩系数仅约为二万分之一，即每增加 105Pa，水的体积相对缩小约为二万分之一。表 l-4 列出了 0℃水在不同压强下的 值。 表 1-4 0℃水在不同压强下的 值 气体的压缩性要比液体的压缩性大得多，这是由于气体的密度随着温度和压 强的改变将发生显著的变化。对于完全气体，其密度与温度和压强的关系可用热 力学中的状态方程表示，即 式中: —气体的绝对压强，Pa； —气体的密度，kg/m3； T —热力学温度，K； R—气体常数，J/(kg·K)。 常用气体的气体常数见表 1-2。 在工程上，不同压强和温度下气体的密度可按下式计算： (1-7) 式中 为标准状态(0℃,101325Pa)下某种气体的密度。如空气的 ＝ 1.293kg/m3；烟气的 ＝1.34kg/m3。 为在温度 t ℃、压强 N/㎡下，某 dp V dV dp dV 压强 p （105 Pa） 4.9 9.8 19.6 39.2 78.4 （ ×1 0-9 m 2 / N） 0.539 0.537 0.531 0.523 0.515 p RT = p 0 273 273 101325 p t = + 0 0 0 p （1-6）