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1.2.2 压缩性和膨胀性

(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 β p 来表示。当压强由 p 增加d p 时,体积被压缩了d V ,则压缩性系数 β p

的单位为m 2 / N。式中 是体积的相对变化量。因此, β p 的物理意义是: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

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 E V 表示,即

E V 的单位为N/ m 2 。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:

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, β p 的平均值仅为 4.32 × 10 -10 m 2 / 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 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 β T 来表示, β T 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 β W = 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。 yS+ZJR5UsnBaaSB/H/kXEv2ICjcOS4hlqdPkd2TcmpnFU/0h+prth+fkc8PyTSnU

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