Các nguyên lý của dòng chảy chất lỏng và sóng mặt trong sông, cửa sông, biển và đại dương - Chương 2

Những thuộc tính của chất Lỏng2.1. Mở đầuTất cả các chất lỏng thực có những đặc trưng hoặc những thuộc tính nhất định đo được, như mật độ, độ nhớt, độ nén, mao dẫn, sức căng mặt ngoài, vv... Một vài thuộc tính chất lỏng trên thực tế là sự kết hợp của những thuộc tính khác. Ví dụ độ nhớt động20học liên quan đến độ nhớt động lực và mật độ. Mặc dù tất cả chất lỏng bao gồm những hạt riêng biệt, chúng ta sẽ cho rằng chúng có những thuộc tính của môi trường liên tục....
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Các nguyên lý của dòng chảy chất lỏng và sóng mặt trong sông, cửa sông, biển và đại dương - Chương 2 (ML -1T-1)  = hÖ sè nhít ®éng lùc  = h»ng sè Von Karman  = cao ®é mùc níc (L) Nh÷ng biÕn tøc thêi (vËn tèc, ¸p suÊt) ®îc thÓ hiÖn b»ng nh÷ng ch÷ hoa (V).Nh÷ng biÕn trung b×nh thêi gian ®îc tr×nh bµy b»ng nh÷ng ch÷ thêng (v). Nh÷ng ®¬n vÞ theo HÖ thèng §¬n vÞ Quèc tÕ (®¬n vÞ SI), ®· ®îc chÊp nhËn bëi Tæchøc Tiªu chuÈn hãa Quèc tÕ (IOS). Lùc ®îc biÓu thÞ b»ng Newton. Khèi lîng ®îc biÓu thÞ b»ng kil«gam. ChiÒu dµi ®îc biÓu thÞ b»ng mÐt. Thêi gian ®îc biÓu thÞ b»ng gi©y.Ch¬ng 2. Nh÷ng thuéc tÝnh cña chÊt Láng2.1. Më ®Çu T Êt c¶ c¸c chÊt láng thùc cã nh÷ng ®Æc trng hoÆc nh÷ng thuéc tÝnh nhÊt ®Þnh ®o®îc, nh mËt ®é, ®é nhít, ®é nÐn, mao dÉn, søc c¨ng mÆt ngoµi, vv... Mét vµi thuéctÝnh chÊt láng trªn thùc tÕ lµ sù kÕt hîp cña nh÷ng thuéc tÝnh kh¸c. VÝ dô ®é nhít ®éng 20häc liªn quan ®Õn ®é nhít ®éng lùc vµ mËt ®é. MÆc dï tÊt c¶ chÊt láng bao gåm nh÷ng h¹t riªng biÖt, chóng ta sÏ cho r»ng chóngcã nh÷ng thuéc tÝnh cña m«i trêng liªn tôc. Nh÷ng thuéc tÝnh tæng hîp cña mét m«itrêng liªn tôc phô thuéc vµo cÊu tróc ph©n tö cña chÊt láng vµ vµo b¶n chÊt cña lùcgi÷a c¸c ph©n tö.2.2. MËt ®é MËt ®é  cña mét vËt thÓ chÊt lµ sè ®o vÒ møc ®é tËp trung cña khèi lîng vµ ®îcbiÓu thÞ díi d¹ng khèi lîng trªn thÓ tÝch ®¬n vÞ. Nã ®îc x¸c ®Þnh b»ng tû sè cña khèilîng mét chÊt chøa bªn trong mét vïng cô thÓ chia cho thÓ tÝch cña vïng nµy. VïngcÇn ph¶i võa ®ñ nhá l¹i ph¶i ®ñ lín ®Ó kh«ng cã sù biÕn ®æi ®¸ng kÓ nµo cña mËt ®étrong nh÷ng vïng nhá bªn trong nã. Nh vËy vïng ®o ®¹c kh«ng nªn qu¸ lín. Tuynhiªn, nÕu vïng ®o ®¹c qu¸ nhá, nã cã thÓ chøa mét sè lîng ph©n tö kh¸c nhau ënh÷ng thêi ®iÓm kh¸c nhau. §iÒu nµy ®îc minh häa trong h×nh 2.1. Khi thÓ tÝch V chøa khèi lîng chÊt lángM gi¶m kÝch thíc ®Õn l©n cËn ®iÓm P nµo ®ã, tû sè M/V ®¹t ®Õn mét gi¸ trÞ giíi h¹n. NÕu sau ®ã thÓ tÝch V tiÕp tôc gi¶m, th× nh÷ng hiÖu øng ph©n tö xuÊt hiÖn vµ thÓtÝch cã thÓ chøa mét khèi lîng tæng céng M kh¸c cña c¸c ph©n tö ë nh÷ng thêi ®iÓmkh¸c nhau. Nh vËy trong h×nh 2.1:   lim(M / V ) . (2.2.1) V  V MËt ®é cña níc ë nhiÖt ®é 4oC kho¶ng 1000 kg/m3. NhiÖt ®é vµ ¸p suÊt cã hiÖu øng nhá lªn mËt ®é chÊt láng (xem thªm B¶ng 2.1) Träng lîng riªng  lµ träng lùc t¸c ®éng lªn khèi lîng chøa trong mét thÓ tÝch®¬n vÞ cña chÊt láng:  = g. (2. 2.2) Nãi mét c¸ch chÆt chÏ, träng lîng riªng kh«ng ph¶i lµ mét thuéc tÝnh thËt sù cñachÊt láng, v× nã phô thuéc vµo gia tèc träng trêng ®Þa ph¬ng. 21 H×nh 2.1. MËt ®é chÊt láng gÇn mét ®iÓm2.3. TÝnh nhít Mét chÊt láng cã thÓ ®Þnh nghÜa nh mét chÊt liªn tôc biÕn d¹ng khi bÞ nh÷ng øngsuÊt trît t¸c ®éng; chÊt láng kh«ng cã kh¶ n¨ng duy tr× nh÷ng øng suÊt trît khi®øng yªn. §iÒu nµy nãi lªn r»ng nh÷ng øng suÊt trît chØ cã thÓ tån t¹i khi mét chÊtláng chuyÓn ®éng. Tuy nhiªn ®Ó nh÷ng øng suÊt trît nµy tån t¹i, chÊt láng ph¶i nhít,tÝnh nhít lµ mét ®Æc trng ®îc thÓ hiÖn bëi tÊt c¶ c¸c chÊt láng thùc. Mét chÊt láng lýtëng cã thÓ ®Þnh nghÜa lµ kh«ng nhít, hoÆc kh«ng dÝnh; nh vËy kh«ng cã øng suÊttrît nµo tån t¹i ®èi víi chÊt láng nµy khi nã chuyÓn ®éng. TÝnh nhít cña chÊt láng lµ mét sè ®o cña søc c¶n cña nã ®èi víi dßng ch¶y. §©y lµthuéc tÝnh cña tÊt c¶ c¸c chÊt láng thùc, kh¸c víi chÊt láng lý tëng hoÆc chÊt lángkh«ng nhít. Søc c¶n trît ®îc ®o b»ng lùc trît tæng céng, øng suÊt trît ®¬n vÞ lµ lùctrît trªn diÖn tÝch ®¬n vÞ. Newton cho r»ng øng suÊt trît trong mét chÊt láng tû lÖ víi møc ®é thay ®æi vËntèc theo kh«ng gian theo híng th¼ng gãc víi dßng ch¶y. Møc ®é biÕn thiªn vËn tèc theokh«ng gian nµy ®îc gäi lµ gra®ien vËn tèc, còng lµ møc ®é biÕn d¹ng gãc theo thêigian. Trong h×nh 2.2, vËn tèc U thay ®æi theo kho¶ng c¸ch z kÓ tõ biªn ë vÞ trÝ A, vµ®êng cong nèi nh÷ng ®iÓm mót cña nh÷ng vect¬ vËn tèc gäi lµ ph©n bè vËn tèc hayprofil vËn tèc. Gra®ien vËn tèc t¹i gi¸ trÞ z bÊt kú ®îc x¸c ®Þnh nh sau: dU U  lim( ) (2.3.1) dz z z  0vµ thÓ hiÖn tÝnh thuËn nghÞch cña ®é dèc cña profil vËn tèc nh trong h×nh 2.2. §èi víi mét chÊt láng rÊt nhít ë nh÷ng vËn tèc nhá, chÊt láng ch¶y trong n ...