Ava peamenüü

Vedelikel on hulk füüsikalisi omadusi, mille arvväärtused erinevad gaaside ja tahkete kehade omast. Vedelik on kindla ruumalaga, kuid kindla kujuta aine. Selles suhtes sarnaneb vedelik gaasiga, et ta võtab selle anuma kuju, milles asub. Teisalt on vedelikku raske kokku suruda ja selle poolest on ta tahke aine moodi. Jahtumisel vedelik tahkub, piisaval kuumenemisel aga läheb üle gaasilisse olekusse.

Tänapäeval avaldatakse füüsikaliste suuruste mõõtühikud eranditult rahvusvahelises süsteemis (SI-süsteem). Et insener võib kokku puutuda ka varasema, tehnilise mõõtühikusüsteemiga, antakse mõnikord ka süsteemidevaheline teisendusseos.

Vedelike peamised füüsikalised omadusedRedigeeri

  • Tihedus, mille ühikuks on kg/m³. Tihedus näitab vedeliku ruumalaühiku massi. Põhivalem on  , kus   on vedeliku tihedus,   vedeliku mass ja   vedeliku ruumala.
  • Erikaal on vedeliku ruumalaühiku kaal. Selle ühik on N/m³ ning põhivalem on  , kus   on vedeliku erikaal,   vedeliku tihedus,   raskuskiirendus,   raskusjõud ja   vedeliku ruumala. Tihedus ja erikaal olenevad vedeliku liigist, temperatuurist ja vedelikule mõjuvast rõhust.
  • Kokkusurutavus. Nagu muidki aineid, saab vedelikku kokku suruda, kuid gaasiga võrreldes vaid tühisel määral. Kokkusurutavust iseloomustab mahtkokkusurutavustegur  , mille pöördväärtust nimetatakse mahtelastsusmooduliks tähisega K( Pa−1).  , kus   on vedeliku algruumala ning   ruumala muutus, kui rõhk muutub   võrra. Miinusmärk tuleneb sellest, et rõhu suurenedes vedeliku maht väheneb.

Temperatuurivahemikus 0–30 °C on vee elastsusmoodul K = 1980–2250 MPa. See tähendab, et rõhu suurenedes 0,1 MPa võrra väheneb vee maht ligi 1/20 000 võrra üsna suures rõhuvahemikus. Ka teiste vedelike kokkusurutavus on samas suurusjärgus. Et see on üsna vähene, loetakse arvutustes tavaliselt vedelik kokkusurutamatuks. Erandiks on vaid hüdrauliline löök.

  • Soojuspaisumine on vedeliku ruumala ja seega tiheduse muutumine sõltuvalt temperatuurist jääva rõhu all. Seda iseloomustab ruumpaisumistegur, mille tähis on   ja ühik on K−1.  , kus   on algmaht ja   vedeliku ruumala muutus temperatuuri muutumisel   võrra eeldusel, et rõhk ei muutu. Vee ruumpaisumisteguri väärtused on juuresolevas tabelis, mis kujutab vee ruumpaisumisteguri   väärtuse sõltuvus rõhust ja temperatuurist (miljonites).
Rõhk p, MPaTemperatuur t, °C
1–1010–2040–5090–100
0,1 (õhurõhk)14150422719
9,843165422714
19,672183426-

Sellest tabelist on ka näha, millal tuleb vee paisumist inseneriarvutustes arvestada. Temperatuurivahemikus 0–30 °C muutub tihedus tühiselt vähe, alla 0,5%. Seevastu kuuma vee paisumist peab arvestama, sest vahemikus 0–100 °C muutub vee tihedus ja seega maht ligikaudu 5%.

  • Viskoossus on vedeliku omadus takistada oma osakeste liikumist üksteise suhtes. Laminaarselt liikuva vedeliku kihtide vahel tekib viskkoossusest põhjustatud hõõrdejõud, mida kirjeldab Isaac Newtoni valem  , kus μ on vedelikku iseloomustav dünaamiline viskkoossus (Pa), A naaberkihtide kokkupuutepindala ja   kihtidevaheline kiiruse gradient, sest naaberkihid saavad omavahel hõõrduda vaid siis, kui nad liiguvad eri kiirusega.

Kui hõõrdejõud   jagada hõõrdepinnaga A, saadakse hõõrdepinge ehk tangentsiaalpinge τ:  .

Hüdraulikaarvutustes eelistatakse dünaamilisele viskoossusele sageli kinemaatilist viskkoossust   (m²/s).

 , kus   on vedeliku tihedus. Kinemaatilist viskkoossust avaldati varem CGS- süsteemi ühikutes: stooksides (St). 1 St = 1 cm²/s = 10−4 m²/s.

Mõlemad viskkoossused olenevad vedeliku liigist, temperatuurist ja rõhust ning määratakse katseliselt viskosimeetri abil. Vedeliku soojenedes viskkoossus väheneb, rõhu tõustes suureneb. Kuna rõhu toime avaldub ainult väga suurte rõhumuutuste puhul, siis seda tavaliselt ei arvestata.

Vee kinemaatilist viskkoossust saab arvutada J. Poiseulle'i valemist  , kus t on temperatuur Celsiuse kraadides.

Kui olmereovee heljumisisaldus   ≤ 600 mg/l ja temperatuur t = 2–50 °C, saab selle kinemaatilise viskkoossuse (m²/s) arvutada N. Fjodorovi valemiga  , kus ν on sama temperatuuriga puhta vee viskoossus.

Mineraalõli viskkoossuse olenevust rõhust vahemikus 0–50 MPa kirjeldab valem  , kus k = 0,02–0,03 ja   on mineraalõli viskkoossus normaalsel atmosfäärirõhul.

Newtoni sisehõõrdeseadus kehtib homogeensete vedelike kohta, mida nimetatakse ka njuutonivedelikeks. Suspensioonide, mörtide, betooni- ja söödasegude jms. sisehõõrde arvutamiseks on vaja erikäsiraamatuid.

Küllastunud auru rõhk on rõhk, millel vedelik antud temperatuuril aurustub, see tähendab hakkab keema. Küllastunud auru rõhu väärtus oleneb vedelikust ja selle temperatuurist. Temperatuuri tõustes küllastunud auru rõhk suureneb.

Kui vedelik liigub kiirelt, võib rõhk mingis süsteemiosas langeda alla küllastunud auru rõhu ja kuigi vedelik pole kuum, hakkab ta keema. Vedelik seguneb aurumullidega, ta homogeensus kaob ja tavalised hüdraulikaseadused tema kohta enam ei kehti. Tekib kavitatsioon.

Kui eelöeldu kokku võtta, siis vedeliku tiheduse ja erikaalu võib enamasti lugeda püsivaks ja temperatuurist sõltumatuks.

Teoreetilistes mõttekäikudes rakendatakse sageli ideaalse vedeliku mudelit, kus vedelik loetakse täiesti kokkusurutamatuks ja liikumine hõõrdevabaks.