Struktura gasova, tečnosti i čvrstih tela. Osobine strukture rješenja

U tečnom stanju

Gasno stanje

Hipoteza kontinuiteta.

Sekcija za mehaniku, hidromehanika.

hidraulika.

Uče hidrauliku

Arhimedov zakon.

Arhimedov zakon je formulisan na sledeći način: na telo uronjeno u tečnost (ili gas) deluje sila uzgona jednaka težini tečnosti (ili gasa) u zapremini tela. Sila se zove Arhimedovom snagom:

gdje je gustina tečnosti (gasa), ubrzanje gravitacije i zapremina potopljenog tela (ili deo zapremine tela koji se nalazi ispod površine). Ako tijelo lebdi na površini (jednoliko se kreće gore ili dolje), tada je sila uzgona (koja se naziva i Arhimedova sila) jednaka po veličini (i suprotno u smjeru) sili gravitacije koja djeluje na volumen tekućine (plina) pomjereno tijelom i primijenjeno na težište ovog volumena.

Dakle, prema Ojlerovoj metodi, ispada da je tok u cjelini u datom trenutku predstavljen vektorskim poljem brzine vezanim za fiksne točke u prostoru. Općenito, brzina će biti funkcija koordinata i vremena.

u = f (x, y, z, t) (1)

Za uvođenje koncepta brzine u hidrauliku, kretanje čestica se uzima u obzir samo u beskonačno malom vremenskom periodu. Ako uzmemo tačku 1 u fluidu koji se kreće, tada će vektor brzine biti u 1.

Ako odaberemo tačku 2 u smjeru ovog vektora, tada će vektor brzine u njoj već biti u2. Slično, možemo dobiti vektore brzine u3, u4, itd.

Skup ovih vektora je izlomljena linija, koja, kada se razmak između tačaka svede na beskonačno male vrijednosti, pretvara se u krivu, takozvanu strujnu liniju.

Sile unutar tečnosti

Ogromne snage. Na drugi način, te sile se nazivaju silama raspoređenim po masi: za svaku česticu s masom M= W dejstva sile F, u zavisnosti od njegove mase.

Površinske sile. To su sile koje djeluju na elementarnu površinu w, koji se može nalaziti i na površini i unutar tečnosti; na površini proizvoljno nacrtanoj unutar tečnosti.

One se smatraju silama: sile pritiska koje čine normalu na površinu; sile trenja koje su tangencijalne na površinu.

U tečnosti koja miruje moguć je samo jedan tip stresa– naprezanje kompresije, tj. hidrostatski pritisak.
Hidrostatički pritisak u tečnosti ima sledeća dva svojstva:

1. Na vanjskoj površini, hidrostatički pritisak je uvijek usmjeren normalno, u zapreminu tekućine koja se razmatra.
   Ovo svojstvo direktno proizlazi iz definicije pritiska kao naprezanja od normalne tlačne sile. Vanjska površina tečnosti se ne shvata samo kao granica između tečnosti i gasovitog medija ili čvrstih zidova, već i kao površina elementarnih zapremina mentalno izolovanih od ukupne zapremine tečnosti.
2. U bilo kojoj tački unutar tečnosti, hidrostatički pritisak je isti u svim pravcima, tj. pritisak ne zavisi od ugla nagiba platforme na koju deluje u datoj tački. Da bismo dokazali ovo svojstvo, izaberemo elementarni volumen u stacionarnoj tekućini u obliku pravokutnog tetraedra sa ivicama paralelnim sa koordinatnim osama i odgovarajućim jednakim dx, dy i dz (slika 2.1).

Vrste pritisaka

Apsolutna - vrijednost mjerena u odnosu na pritisak jednak apsolutnoj nuli.

Prekomjeran je iznos za koji je izmjereni tlak veći od barometarskog

Vakuum metrika je iznos za koji je izmjereni tlak manji od barometarskog

Atmosferski (barometrijski)

9. Ravnoteža fluida pod uticajem gravitacije. Raspodjela pritiska po dubini.

10. Mjerenje pritiska po visini stupca tečnosti. Instrumenti za merenje pritiska.

Klasifikacija cjevovoda

U zavisnosti od vrste brtve i/ili prelaza (vrsta nosača)

• tlo - položeno iznad nivoa zemlje na odvojenim nosačima;
• iznad zemlje;
• lučni;
• visi ;
• greda;
• podzemni - položen direktno na tlo u rovovima, jarcima, nasipima, aditivima, na podupiračima u tunelima i sifonima;
• podvodni - položeni duž dna rezervoara, rijeka ili u rovovima iskopanim na dnu;
• plutajuća - postavlja se na površinu močvara, kao i jezera, rijeka i drugih rezervoara sa priključcima za plovke (obično plastične).

Ovisno o transportiranom mediju

Cjevovod na akvaduktu slane vode u Austriji. Akvadukt je izgrađen krajem 18. stoljeća

• Cjevovod za amonijak - namijenjen za transport amonijaka. Glavni izvozni naftovod Toljati-Odesa amonijaka radi u Rusiji i Ukrajini.
• Snabdijevanje vodom - dizajnirano za snabdijevanje vodom stanovništva, industrijskih preduzeća i transporta. Ovisno o vrsti potrošnje za kućne i industrijske potrebe, vodovodni cjevovodi se razlikuju po organoleptičkim svojstvima i prikladnosti za piće: domaćinstvo i piće, industrijsko, protivpožarno, za navodnjavanje.
• Vazdušni kanal - često se stvara unutar industrijskog poduzeća za opskrbu proizvodnje komprimiranim zrakom [ izvor nije naveden 1629 dana] .
• Gasovod - projektovan za transport prateće nafte, prirodnog i veštačkog gasa. Strateški gasovodi su namenjeni za transport velikih količina gasa na velike udaljenosti - za izvoz u preduzeća koja se bave sintezom gasa [ izvor nije naveden 1629 dana] .
• Naftovod - dizajniran za transport sirove nafte. U ovom slučaju ulje se zagrijava, što sprječava stvrdnjavanje njegovih parafina [ izvor nije naveden 1629 dana] .
• Cjevovod za naftne derivate - dizajniran za transport naftnih derivata, uključujući benzin i kerozin, dobivenih kao rezultat pucanja. Izvodi se preduzećima namenjenim za proizvodnju naftnih derivata više prerade. Takvi cjevovodi se najčešće koriste u okviru istog preduzeća. Za transport naftnih derivata na velike udaljenosti koriste se posebne cestovne ili željezničke cisterne.
• Naftovod je cjevovod koji transportuje teške naftne derivate i otpad od krekiranja. Takvi proizvodi se mogu koristiti kao lož ulje, kao i za preradu u dizel gorivo ili čak za dalje odvajanje lakih ugljikovodika [ izvor nije naveden 1629 dana] .
• Parni cjevovod je procesni cjevovod dizajniran za prijenos pare pod pritiskom koji se koristi za grijanje ili rad mehanizama trećih strana [ izvor nije naveden 1629 dana] .
• Cjevovod za kondenzat je procesni cjevovod dizajniran za prikupljanje kondenzata [ izvor nije naveden 321 dan] .
• Cjevovod proizvoda je, u općem smislu, cjevovod dizajniran za transport umjetno sintetiziranih supstanci (uključujući i one gore navedene), najčešće derivata sinteze nafte. U konkretnom slučaju, to može značiti sistem dizajniran za isporuku kroz cijevi bilo kojeg pogodnog objekta [ izvor nije naveden 1629 dana] .
• Masovni cjevovod - dizajniran za transport hidrotreseta u rudnicima treseta, raznih rasutih materijala u skladištima i industrijskim preduzećima, odstranjivača pepela u termoelektranama itd.
• Etilenski cjevovod je infrastruktura dizajnirana za transport specifičnih sintetiziranih industrijskih sirovina - etilena - kroz cijevi [ izvor nije naveden 1629 dana] .
• Toplovod (vidi toplinsku mrežu) - dizajniran za prijenos rashladne tekućine (voda, vodena para) iz izvora toplinske energije do stambenih zgrada, javnih zgrada i industrijskih preduzeća. Na osnovu položaja u odnosu na zgrade i objekte dijele se na vanjske i unutrašnje. U zavisnosti od dužine, prečnika i količine prenesene energije, dele se na: glavne (od izvora energije do mikropodručja ili preduzeća), distributivne (od magistralnih do cjevovoda koji idu do pojedinačnih zgrada), ogranke (od distributivnih cjevovoda do priključnih mjesta lokalnih potrošača topline).

Ovisno o namjeni

• Glavni cjevovodi - cjevovodi i grane od njih promjera do 1420 mm (uključivo); jedinstven proizvodno-tehnološki kompleks, uključujući zgrade, građevine, njegov linearni dio, uključujući objekte koji se koriste za osiguranje transporta, skladištenja i (ili) pretovara tečnih ili plinovitih ugljovodonika u cestovni, željeznički i vodni transport, mjerenje tekućine (nafta, naftni derivati) , tečni ugljovodonični gasovi, gasni kondenzat, široka frakcija lakih ugljovodonika, njihove mešavine) ili gasoviti (gasovi) ugljovodonici koji ispunjavaju zakonske uslove.
• Cjevovodi posebne namjene - sifoni i tuneli za polaganje cjevovoda, toplovodnih mreža, električnih kablova i sl. unutar njih (prilikom prelaska raznih prepreka); Ovo također uključuje razne samonoseće i zatvarajuće funkcije i druge posebne cjevovode.

• Pneumatska pošta je upotreba zraka pod pritiskom za kretanje fizičkih objekata kroz cijevi – najčešće standardizirane kapsule s objektima male mase i zapremine. Koristi se unutar jedne ili blizu lociranih zgrada, koristi mehaničke metode usmjeravanja [ izvor nije naveden 1629 dana] .
• Kanalizacija - dizajnirana za odvod kontaminirane industrijske i kućne otpadne vode kroz sistem cjevovoda sa čišćenjem i neutralizacijom prije odlaganja ili ispuštanja u rezervoar. Prema namjeni, kanalizacioni sistemi se dijele na: kućne, industrijske, odvodne; po lokaciji: unutrašnji i eksterni; po vrsti: tlačni (pražnjenje pod pritiskom) i netlačni (pražnjenje gravitacijom).
• oluk (drenaža)
• Odvod vode

26. Sistem jednačina i problemi hidrauličkog proračuna cjevovoda

Struktura i karakteristike tečnog i gasovitog stanja. Hipoteza kontinuiteta. Predmet i metode hidraulike.

U tečnom stanju tvar zadržava volumen, ali ne zadržava oblik. To znači da tekućina može zauzeti samo dio zapremine posude, ali može i slobodno teći po cijeloj površini posude. Tečno stanje se obično smatra srednjim između čvrste supstance i gasa. Oblik tekućih tijela može se u potpunosti ili djelomično odrediti činjenicom da se njihova površina ponaša kao elastična membrana. Dakle, voda se može sakupljati u kapima. Ali tečnost je sposobna da teče čak i ispod svoje nepokretne površine, a to takođe znači da oblik (unutrašnji delovi tela tečnosti) nije očuvan. Molekuli tekućine nemaju određen položaj, ali u isto vrijeme nemaju potpunu slobodu kretanja. Između njih postoji privlačnost, dovoljno jaka da ih drži blizu. Tvar u tekućem stanju postoji u određenom temperaturnom rasponu ispod kojeg prelazi u čvrsto stanje (dolazi do kristalizacije ili transformacije u čvrsto amorfno stanje - staklo), iznad kojeg prelazi u plinovito stanje (dolazi do isparavanja). Granice ovog intervala zavise od pritiska. Po pravilu, supstanca u tečnom stanju ima samo jednu modifikaciju. (Najvažniji izuzeci su kvantne tečnosti i tečni kristali.) Stoga, u većini slučajeva, tečnost nije samo agregatno stanje, već i termodinamička faza (tečna faza). Sve tečnosti se obično dele na čiste tečnosti i smeše. Neke mješavine tekućina su od velikog značaja za život: krv, morska voda itd. Tečnosti mogu djelovati kao rastvarači. Kao i gas, tečnosti su takođe uglavnom izotropne. Međutim, postoje tekućine s anizotropnim svojstvima - tekući kristali. Pored izotropne, takozvane normalne faze, ove supstance, mezogeni, imaju jednu ili više uređenih termodinamičkih faza, koje se nazivaju mezofaze. Sastavljanje u mezofaze nastaje zbog posebnog oblika molekula tečnih kristala. Obično su to dugi, uski molekuli koji imaju koristi od slaganja tako da im se ose poklapaju.

Gasno stanje karakterizira činjenica da ne zadržava ni oblik ni volumen. Plin ispunjava sav raspoloživi prostor i prodire u sve kutke i rupe. Ovo je stanje karakteristično za supstance male gustine. Prijelaz iz tekućeg u plinovito stanje naziva se isparavanjem, a suprotan prijelaz iz plinovitog u tekuće stanje naziva se kondenzacija. Prijelaz iz čvrstog u plinovito stanje, zaobilazeći tekuće stanje, naziva se sublimacija ili sublimacija. Sa mikroskopske tačke gledišta, plin je stanje materije u kojem njegovi pojedinačni molekuli slabo djeluju i kreću se haotično. Interakcija među njima svedena je na sporadične sukobe. Kinetička energija molekula je veća od potencijalne energije. Kao i tečnosti, gasovi imaju fluidnost i otporni su na deformacije. Za razliku od tekućina, plinovi nemaju fiksnu zapreminu i ne formiraju slobodnu površinu, već imaju tendenciju da popune cijeli raspoloživi volumen (na primjer, posudu). Hemijska svojstva plinova i njihovih mješavina su vrlo raznolika - od nisko aktivnih inertnih plinova do eksplozivnih mješavina plinova. Koncept "gasa" se ponekad proširuje ne samo na agregate atoma i molekula, već i na agregate drugih čestica - fotone, elektrone, Brownove čestice, kao i plazmu. Neke supstance nemaju gasovito stanje. To su supstance složene hemijske strukture, koje se, kada temperatura poraste, usled hemijskih reakcija raspadaju pre nego što postanu gas. Ne postoje različite gasovite termodinamičke faze iste supstance. Gasove karakterizira izotropnost, odnosno njihove karakteristike su nezavisne od smjera. U zemaljskim uslovima poznatim ljudima, gas ima istu gustinu u bilo kojoj tački, ali to nije univerzalni zakon; u spoljašnjim poljima, na primer, u gravitacionom polju Zemlje, ili u uslovima različitih temperatura, gustina gasa može mijenjati od tačke do tačke. Gasovito stanje supstance u uslovima u kojima je moguće postojanje stabilne tečne ili čvrste faze iste supstance obično se naziva para.

Hipoteza kontinuiteta. Tečnost se smatra deformabilnim sistemom materijalnih čestica koje neprekidno ispunjavaju prostor u kojem se kreće.

Tečna čestica je beskonačno mali volumen koji sadrži dosta tekućih molekula. Na primjer, ako uzmemo u obzir kocku vode sa stranicama od 0,001 cm, tada će volumen sadržavati 3,3-10 13 molekula. Pretpostavlja se da je čestica fluida prilično mala u poređenju sa veličinom područja koje zauzima fluid koji se kreće.

Pod ovom pretpostavkom, tečnost se kao celina smatra kontinuumom – neprekidnim medijumom koji neprekidno ispunjava prostor, tj. pretpostavlja se da u tečnosti nema praznina ili diskontinuiteta; sve karakteristike tečnosti su kontinuirane funkcije koje imaju kontinuirane parcijalne izvode u odnosu na sve svoje argumente. Kontinuirani medij je model koji se uspješno koristi u proučavanju zakona mirovanja i kretanja fluida.

Ispravnost korištenja modela fluid-kontinuum potvrđena je u cijeloj hidrauličkoj praksi.

Sekcija za mehaniku, u kojem se proučava ravnoteža i kretanje fluida, kao i interakcija sila između fluida i tijela koja teče oko njega ili površina koje ga ograničavaju, naziva se hidromehanika.

Primijenjeni dio mehanike fluida, koji se odlikuje određenim spektrom tehničkih pitanja, problema i metoda za njihovo rješavanje, naziva se hidraulika. Hidraulika se obično definiše kao nauka o zakonima ravnoteže i kretanja fluida i o metodama primene ovih zakona za rešavanje praktičnih problema.

Hidraulika se uglavnom bavi tokovima fluida ograničenim i usmjerenim čvrstim zidovima, odnosno unutrašnjim tokovima, za razliku od aerohidromehanike, koja proučava vanjsko strujanje čvrstog medija oko tijela.

Uče hidrauliku kretanja uglavnom kapljica tečnosti, dok se u velikoj većini slučajeva smatraju nestišljivima. Unutrašnji tokovi gasa spadaju u oblast hidraulike samo u onim slučajevima kada su njihove brzine strujanja znatno manje od brzine zvuka i stoga se kompresibilnost gasa može zanemariti. To je, na primjer, protok zraka u ventilacijskim sistemima. U daljem tekstu pod pojmom „tečnost“ podrazumevaćemo kap tečnost, kao i gas, kada se može smatrati nestišljivom.

Metoda koja se koristi u modernoj hidraulici kada se proučava kretanje, je kako slijedi. Stvara se fizički model procesa kojim se utvrđuju njegove kvalitativne karakteristike i određujući faktori. Na osnovu fizičkog modela i tačnosti potrebne za praksu, formuliše se matematički model. One pojave koje se ne mogu teorijski analizirati proučavaju se eksperimentalno, a rezultati se prikazuju u obliku empirijskih veza. Matematički model je formaliziran u obliku algoritama i programa za dobivanje rješenja korištenjem računarske tehnologije. Dobijena rješenja se analiziraju, upoređuju sa dostupnim eksperimentalnim podacima i dorađuju prilagođavanjem matematičkog modela i metode njegovog rješavanja.

Tečno stanje, koje zauzima srednji položaj između gasova i kristala, kombinuje neke karakteristike oba ova stanja. Konkretno, tekućine, poput kristalnih tijela, karakterizira prisustvo određene zapremine, a u isto vrijeme, tekućina, poput plina, poprima oblik posude u kojoj se nalazi. Nadalje, kristalno stanje karakterizira uređen raspored čestica (atoma ili molekula); u plinovima, u tom smislu, vlada potpuni haos. Prema rendgenskim studijama, tečnosti takođe zauzimaju srednji položaj u pogledu prirode rasporeda čestica. U rasporedu tečnih čestica primećuje se takozvani poredak kratkog dometa. To znači da je u odnosu na bilo koju česticu uređena lokacija njenih najbližih susjeda. Međutim, kako se udaljavate od date čestice, raspored ostalih čestica u odnosu na nju postaje sve manje uređen, a vrlo brzo red u rasporedu čestica potpuno nestaje. U kristalima se javlja poredak velikog dometa: uočen je uređen raspored čestica u odnosu na bilo koju česticu unutar značajnog volumena.

Prisustvo reda kratkog dometa u tečnostima razlog je zašto se struktura tečnosti naziva kvazikristalnom (kristalnom).

Zbog nedostatka reda dugog dometa, tečnosti, uz nekoliko izuzetaka, ne pokazuju anizotropiju karakterističnu za kristale sa svojim pravilnim rasporedom čestica. U tečnostima sa izduženim molekulima uočava se ista orijentacija molekula unutar značajnog volumena, što određuje anizotropiju optičkih i nekih drugih svojstava. Takve tečnosti se nazivaju tečnim kristalima. U njima je uređena samo orijentacija molekula; međusobni raspored molekula, kao u običnim tekućinama, ne otkriva dalekosežni poredak.

Srednji položaj tečnosti je zbog činjenice da se tečno stanje pokazuje posebno složenim po svojim svojstvima. Stoga je njegova teorija mnogo manje razvijena od teorije kristalnih i plinovitih stanja. Još uvijek ne postoji potpuno završena i općeprihvaćena teorija tekućina. Značajna dostignuća u razvoju niza problema u teoriji tečnog stanja pripadaju sovjetskom naučniku Ya. I. Frenkelu.

Prema. Frenkel, toplotno kretanje u tečnostima ima sledeći karakter. Svaki molekul neko vrijeme oscilira oko određene ravnotežne pozicije. S vremena na vrijeme, molekul mijenja svoje mjesto ravnoteže, naglo se pomjerajući u novi položaj, odvojen od prethodnog razdaljinom reda veličine samih molekula. Dakle, molekuli se samo polako kreću unutar tečnosti, ostajući dio vremena u blizini određenih mjesta. Prema figurativnom izrazu Ya. I. Frenkela, molekuli lutaju po cijeloj zapremini tečnosti, vodeći nomadski način života, u kojem se kratkotrajna kretanja zamjenjuju relativno dugim periodima sjedilačkog života. Trajanje ovih zaustavljanja je vrlo različito i nasumično se izmjenjuju jedno s drugim, ali se prosječno trajanje oscilacija oko istog ravnotežnog položaja pokazuje kao određena vrijednost za svaku tekućinu, koja se naglo smanjuje s povećanjem temperature. U tom smislu, s povećanjem temperature, pokretljivost molekula se uvelike povećava, što zauzvrat povlači smanjenje viskoznosti tekućina.

Postoje čvrste tvari koje su u mnogim aspektima bliže tekućinama nego kristalima. Takva tijela, nazvana amorfna, ne pokazuju anizotropiju. U rasporedu njihovih čestica, poput tečnosti, postoji samo poredak kratkog dometa. Prelazak iz amorfne čvrste supstance u tečnost pri zagrevanju se dešava kontinuirano, dok se prelazak iz kristala u tečnost dešava naglo (više o tome će biti reči u § 125). Sve ovo daje razlog da se amorfne čvrste materije posmatraju kao prehlađene tečnosti, čije čestice, zbog svog značajno povećanog viskoziteta, imaju ograničenu pokretljivost.

Tipičan primjer amorfne čvrste supstance je staklo. Amorfna tijela također uključuju smole, bitumen itd.

Mehanika fluida i gasa (FLG) je nauka koja proučava zakone mirovanja i kretanja tečnosti i gasova.

Prenos energije u hidrauličkim sistemima obezbeđuju radni fluidi, pa da biste ih efikasno koristili, morate znati koja svojstva imaju. Tečnosti, kao i sve supstance, imaju molekularnu strukturu. Oni zauzimaju međupoložaj između gasova i čvrstih tela. Ovo je određeno veličinom međumolekularnih sila i prirodom kretanja njihovih sastavnih molekula.

U plinovima su udaljenosti između molekula veće, a sile međumolekularne interakcije manje nego u tekućinama i čvrstim tvarima, pa se plinovi razlikuju od tekućina i čvrstih tijela po tome što su kompresiji. U poređenju sa gasovima, tečnosti i čvrste materije su blago stišljive.

Molekuli tečnosti su u neprekidnom haotičnom toplotnom kretanju, što se razlikuje od haotičnog toplotnog kretanja gasova i čvrstih tela. U tečnostima se ovo kretanje dešava u obliku oscilacija (1013 oscilacija u sekundi) u odnosu na trenutne centre i naglih prelazaka iz jednog centra u drugi. Toplotno kretanje molekula čvrstih tijela sastoji se od vibracija relativno stabilnih centara. Toplotno kretanje molekula gasa izgleda kao neprekidne nagle promene mesta. Treba napomenuti da promjene temperature i pritiska dovode do promjena u svojstvima tekućina. Utvrđeno je da se sa povećanjem temperature i opadanjem pritiska svojstva tečnosti približavaju svojstvima gasova, a sa smanjenjem temperature i porastom pritiska svojstva čvrstih tela.

Hipoteza kontinuiteta. Na sadašnjem nivou nauke nije moguće razmotriti i matematički opisati tečnost kao skup ogromnog broja pojedinačnih čestica u stalnom nepredvidivom kretanju. Iz tog razloga, tekućina se smatra vrstom kontinuiranog deformabilnog medija koji ima sposobnost kontinuiranog ispunjavanja prostora u kojem se nalazi. Drugim riječima, pod tekućinama se podrazumijevaju sva tijela koja se odlikuju svojstvom fluidnosti na osnovu fenomena difuzije. Fluidnost se može nazvati sposobnošću tijela da pod utjecajem proizvoljno malih sila mijenja svoj volumen koliko god želi. Tako se u hidraulici fluid shvata kao apstraktni medij – kontinuum, koji je osnova hipoteze o kontinuitetu. Kontinuum se smatra neprekidnim medijem bez šupljina ili praznina, čija su svojstva ista u svim smjerovima. To znači da su sve karakteristike fluida kontinuirane funkcije i da su svi parcijalni derivati ​​u odnosu na sve varijable također kontinuirani. Na drugi način, takva tijela (mediji) nazivaju se kapljičnim tekućinama. Kapajuće tekućine su one koje imaju tendenciju da u malim količinama poprime sferni oblik, a u velikim količinama formiraju slobodnu površinu. Vrlo često se u matematičkim opisima hidrauličkih zakona koriste koncepti “čestica tekućine” ili “elementarne zapremine fluida”. Oni se mogu tretirati kao beskonačno mali volumen u kojem ima dosta molekula tekućine. Kontinuirani medij je model koji se uspješno koristi u proučavanju zakona mirovanja i kretanja fluida. Zakonitost korištenja ovakvog fluidnog modela potvrđuje sva hidraulička praksa. Proučavanje stvarnih tečnosti i gasova povezano je sa značajnim poteškoćama, jer fizička svojstva stvarnih tečnosti zavise od njihovog sastava, od različitih komponenti koje sa tečnošću mogu da formiraju različite mešavine, kako homogene (rastvore), tako i heterogene (emulzije, suspenzije itd.) Iz tog razloga treba izvesti osnovne jednačine kretanja fluida. , potrebno je koristiti neke apstraktne modele tečnosti i gasova koji imaju svojstva koja nisu svojstvena prirodnim tečnostima i gasovima.

2.Svojstva tečnosti i gasova.

- Gustina r je masa jedinice zapremine tečnosti ( kg/m3) ,Gdje m- težina, kg; V- volumen, m3.

Specifična gravitacija  je težina jedinice zapremine tečnosti ( N/m3) ,Gdje G- težina (gravitacija), N; V- volumen, m3.Specifična težina i gustina su povezane kroz ubrzanje gravitacije ( g = 9,81" 10 m/s2) Dakle: .

Viskoznost - Ovo je svojstvo tečnosti da ispoljava unutrašnje trenje tokom svog kretanja, zbog otpora međusobnom pomeranju njenih čestica. U tečnosti koja miruje, viskoznost se ne pojavljuje. Kvantitativno, viskoznost se može izraziti kao dinamička ili kinematička viskoznost, koji se lako pretvaraju jedan u drugi. Dinamički viskozitet  , Pa s = N s / m2. Kinematički viskozitet, m2/s.

Kompresibilnost tečnosti je svojstvo tečnosti da menja svoju zapreminu kada se pritisak promeni. Kompresibilnost karakteriše koeficijent volumetrijske kompresije (stisljivosti) IP, koji je relativna promena zapremine tečnosti V kada se pritisak P promeni po jedinici.

Fluidnost Glavno svojstvo tečnosti je tečnost. Ako se vanjska sila primjenjuje na dio tekućine koji je u ravnoteži, tada nastaje tok čestica tekućine u smjeru u kojem se primjenjuje ova sila: tečnost teče. Dakle, pod uticajem neuravnoteženih spoljašnjih sila, tečnost ne zadržava svoj oblik i relativni raspored delova, te stoga poprima oblik posude u kojoj se nalazi. Za razliku od plastičnih čvrstih tela, tečnost nema granicu tečenja: dovoljno je primijeniti proizvoljno malu vanjsku silu da tečnost procuri.

Toplotno širenje tekućine znači da može promijeniti svoj volumen kada se temperatura promijeni. Ovo svojstvo karakteriše temperaturni koeficijent zapreminskog širenja, koji predstavlja relativnu promenu zapremine tečnosti kada se temperatura promeni za jednu jedinicu (za 1°C) i pri konstantnom pritisku:

Otapanje gasova - sposobnost tečnosti da apsorbuje (otapa) gasove u dodiru sa njom. Sve tečnosti apsorbuju i rastvaraju gasove u ovom ili onom stepenu. Ovo svojstvo karakteriše koeficijent rastvorljivosti kr. Ako je u zatvorenoj posudi tekućina u kontaktu s plinom pod tlakom P1, tada će se plin početi otapati u tekućini. Nakon dužeg vremena

tečnost će postati zasićena gasom i pritisak u posudi će se promeniti. Koeficijent rastvorljivosti povezuje promenu pritiska u posudi sa zapreminom rastvorenog gasa i zapreminom tečnosti na sledeći način:

gdje je VG zapremina otopljenog gasa u normalnim uslovima, Vl je zapremina tečnosti, P1 i P2 su početni i konačni pritisak gasa. Koeficijent rastvorljivosti zavisi od vrste tečnosti, gasa i temperature.

Vlačna čvrstoća tečnosti je sposobnost tečnosti da se odupre vlačnim silama. Otpor na istezanje tekućina može se pojaviti samo u degaziranim tekućinama.

Površinski napon. Ako tekuća i gasovita faza iste supstance dođu u kontakt, nastaju sile koje teže smanjenju površine interfejsa – sile površinskog napona. Interfejs se ponaša kao elastična membrana koja teži stezanju Površinska napetost se može objasniti privlačenjem između tečnih molekula. Svaki molekul privlači druge molekule, nastoji da se „okruži“ njima i stoga napušta površinu. Shodno tome, površina ima tendenciju smanjenja.

Isparavanje je postepeni prelazak supstance iz tečne u gasovitu fazu (paru).Prilikom toplotnog kretanja neki molekuli napuštaju tečnost kroz njenu površinu i prelaze u paru. Istovremeno, neki molekuli prelaze nazad iz pare u tečnost. Ako više molekula napusti tečnost nego što uđe, dolazi do isparavanja.

Pritisak zasićene pare povezan je sa specifičnom temperaturnom zavisnošću za datu supstancu. Kada vanjski pritisak padne ispod tlaka zasićene pare, dolazi do ključanja (tečnosti) ili sublimacije (čvrste tvari); kada je veći, naprotiv, dolazi do kondenzacije ili desublimacije. Zasićena para je para koja je u termodinamičkoj ravnoteži sa tečnošću ili čvrstom materijom istog sastava.

Struktura gasova, tečnosti i čvrstih tela.

Osnovni principi molekularne kinetičke teorije:

Sve supstance se sastoje od molekula, a molekule se sastoje od atoma,

atomi i molekuli su u stalnom kretanju,

Između molekula postoje sile privlačenja i odbijanja.

IN gasovi molekule se kreću haotično, udaljenosti između molekula su velike, molekularne sile su male, plin zauzima cijeli volumen koji mu se daje.

IN tečnosti molekuli su raspoređeni na uredan način samo na malim udaljenostima, a na velikim udaljenostima red (simetrija) rasporeda je narušen - „redak kratkog dometa“. Sile molekularne privlačnosti drže molekule blizu jedna drugoj. Kretanje molekula je "skakanje" iz jednog stabilnog položaja u drugi (obično unutar jednog sloja. Ovo kretanje objašnjava fluidnost tečnosti. Tečnost nema oblik, ali ima zapreminu.

Čvrste tvari su tvari koje zadržavaju svoj oblik, podijeljene na kristalne i amorfne. Kristalne čvrste materije tijela imaju kristalnu rešetku, u čijim čvorovima mogu biti joni, molekuli ili atomi.Osciliraju u odnosu na stabilne ravnotežne položaje. Kristalne rešetke imaju pravilnu strukturu po cijelom volumenu - „dalekodometni red“ rasporeda.

Amorfna tela zadržavaju svoj oblik, ali nemaju kristalnu rešetku i, kao rezultat, nemaju izraženu tačku topljenja. Nazivaju se smrznutim tečnostima, jer i one, kao i tečnosti, imaju molekularni poredak „kratkog dometa“.

Molekularne interakcijske sile

Svi molekuli tvari međusobno djeluju silama privlačenja i odbijanja. Dokazi interakcije molekula: fenomen vlaženja, otpornost na kompresiju i napetost, niska kompresibilnost čvrstih materija i gasova, itd. Razlog interakcije molekula su elektromagnetne interakcije naelektrisanih čestica u supstanci. Kako ovo objasniti? Atom se sastoji od pozitivno nabijenog jezgra i negativno nabijene elektronske ljuske. Naboj jezgra jednak je ukupnom naboju svih elektrona, tako da je atom kao cjelina električno neutralan. Molekul koji se sastoji od jednog ili više atoma je također električno neutralan. Razmotrimo interakciju između molekula na primjeru dva stacionarna molekula. Gravitacijske i elektromagnetne sile mogu postojati između tijela u prirodi. Budući da su mase molekula izuzetno male, zanemarive sile gravitacijske interakcije između molekula mogu se zanemariti. Na vrlo velikim udaljenostima također nema elektromagnetne interakcije između molekula. Ali, kako se udaljenost između molekula smanjuje, molekuli se počinju orijentirati na takav način da će njihove strane okrenute jedna prema drugoj imati naboje različitih znakova (u principu, molekuli ostaju neutralni), a između molekula nastaju privlačne sile. Uz još veće smanjenje udaljenosti između molekula, odbojne sile nastaju kao rezultat interakcije negativno nabijenih elektronskih ljuski atoma molekula. Kao rezultat toga, na molekul djeluje zbir sila privlačenja i odbijanja. Na velikim udaljenostima prevladava sila privlačenja (na udaljenosti od 2-3 promjera molekula privlačnost je maksimalna), na malim udaljenostima prevladava sila odbijanja. Između molekula postoji udaljenost na kojoj privlačne sile postaju jednake silama odbijanja. Ovaj položaj molekula naziva se položajem stabilne ravnoteže. Molekule koje se nalaze na udaljenosti jedna od druge i povezane elektromagnetnim silama imaju potencijalnu energiju. U stabilnom ravnotežnom položaju, potencijalna energija molekula je minimalna. U supstanciji, svaki molekul interaguje istovremeno sa mnogim susjednim molekulima, što također utječe na vrijednost minimalne potencijalne energije molekula. Osim toga, svi molekuli neke supstance su u neprekidnom kretanju, tj. imaju kinetičku energiju. Dakle, struktura supstance i njena svojstva (čvrsta, tečna i gasovita tela) određuju se odnosom između minimalne potencijalne energije interakcije molekula i rezerve kinetičke energije toplotnog kretanja molekula.

Struktura i svojstva čvrstih, tečnih i gasovitih tela

Struktura tijela se objašnjava interakcijom čestica tijela i prirodom njihovog toplinskog kretanja.

Solid

Čvrste materije imaju konstantan oblik i zapreminu i praktično su nestišljive. Minimalna potencijalna energija interakcije molekula veća je od kinetičke energije molekula. Snažna interakcija čestica. Toplotno kretanje molekula u čvrstom stanju izražava se samo vibracijama čestica (atoma, molekula) oko stabilnog ravnotežnog položaja.

Zbog velikih sila privlačenja, molekuli praktički ne mogu promijeniti svoj položaj u materiji, što objašnjava nepromjenjivost volumena i oblika čvrstih tijela. Većina čvrstih tijela ima prostorno uređen raspored čestica koje formiraju pravilnu kristalnu rešetku. Čestice materije (atomi, molekuli, joni) nalaze se na vrhovima - čvorovima kristalne rešetke. Čvorovi kristalne rešetke poklapaju se sa položajem stabilne ravnoteže čestica. Takve čvrste tvari nazivaju se kristalnim.

Tečnost

Tečnosti imaju određeni volumen, ali nemaju svoj oblik, već poprimaju oblik posude u kojoj se nalaze. Minimalna potencijalna energija interakcije između molekula je uporediva sa kinetičkom energijom molekula. Slaba interakcija čestica. Toplotno kretanje molekula u tečnosti izražava se vibracijama oko stabilnog ravnotežnog položaja unutar zapremine koju molekulu obezbeđuju njegovi susedi. Molekuli se ne mogu slobodno kretati po cijelom volumenu tvari, ali su mogući prijelazi molekula na susjedna mjesta. Ovo objašnjava fluidnost tečnosti i mogućnost promene njenog oblika.

U tečnostima su molekule prilično čvrsto vezane jedna za drugu silama privlačenja, što objašnjava nepromjenjivost volumena tekućine. U tekućini je udaljenost između molekula približno jednaka promjeru molekula. Kada se razmak između molekula smanji (kompresija tečnosti), sile odbijanja naglo rastu, pa su tečnosti nestišljive. U pogledu svoje strukture i prirode termičkog kretanja, tečnosti zauzimaju međupoziciju između čvrstih tela i gasova. Iako je razlika između tečnosti i gasa mnogo veća nego između tečnosti i čvrste materije. Na primjer, tokom topljenja ili kristalizacije, volumen tijela se mijenja mnogo puta manje nego tokom isparavanja ili kondenzacije.

Gasovi nemaju konstantan volumen i zauzimaju cijeli volumen posude u kojoj se nalaze. Minimalna potencijalna energija interakcije između molekula je manja od kinetičke energije molekula. Čestice materije praktički ne stupaju u interakciju. Plinovi se odlikuju potpunim poremećajem u rasporedu i kretanju molekula.

Udaljenost između molekula plina je mnogo puta veća od veličine molekula. Male privlačne sile ne mogu držati molekule blizu jedna drugoj, tako da se plinovi mogu širiti bez ograničenja. Gasovi se lako sabijaju pod uticajem spoljašnjeg pritiska, jer udaljenosti između molekula su velike, a sile interakcije su zanemarljive. Pritisak plina na stijenke posude stvara se udarima molekula plina koji se kreću.

U modernoj molekularno-kinetičkoj teoriji materije, različita stanja agregacije tvari su povezana s različitim stupnjevima reda u rasporedu njenih čestica. Gasovito stanje karakterizira potpuno neuređen, haotičan raspored molekula. Nasuprot tome, u idealnom kristalu čestice su raspoređene po strogom redoslijedu koji se proteže kroz cijeli kristal. Ispravan raspored čestica u kristalnim čvrstim materijama eksperimentalno je potvrđen eksperimentima rasejanja X-zraka kristalima.

Ovi eksperimenti su omogućili, na primjer, da se ustanovi da atomi u velikom broju kristala formiraju takozvanu centriranu kubičnu kristalnu rešetku (slika 58, a). Atomi koji se nalaze na mjestima takve kristalne rešetke nalaze se na vrlo određenim udaljenostima od proizvoljno odabranog atoma (O - na slici 58). Kristalnu rešetku koja se razmatra karakterizira činjenica da postoji 8 atoma na udaljenosti od odabranog atoma, na udaljenosti atoma itd.

Naznačena prostorna distribucija atoma u rešetki može se grafički prikazati iscrtavanjem udaljenosti na osi apscisa i na osi ordinata vrijednosti jednake broju atoma koji se nalaze na jednom kvadratnom centimetru sferne površine s polumjerom opisanim oko atoma O. izabrano kao porijeklo.

Grafikon konstruisan po ovom principu prikazan je na slici 58, b.

Rice. 58 Struktura kristalne rešetke i ovisnost broja susjednih atoma u rešetki o udaljenosti izraženoj u angstromima.

Metoda X-zraka omogućava, na osnovu eksperimentalnih rezultata, da se izračunaju i konstruišu slični grafikoni za sve ispitivane supstance.

Primena ove metode na proučavanje strukture najjednostavnijih (atomskih) tečnosti na temperaturama bliskim njihovoj temperaturi kristalizacije dovela je do utvrđivanja činjenice koja je izuzetno važna za teoriju tečnog stanja. Pokazalo se da je u ovim uslovima red u rasporedu čestica karakterističan za kristal u velikoj meri očuvan u tečnosti. Rendgenski uzorci atomskih tečnosti liče na rendgenske uzorke dobijene za praškaste kristalne čvrste materije. Slični eksperimenti su otkrili da se s povećanjem temperature ovaj poredak smanjuje, raspored čestica tekućine približava se rasporedu karakterističnom za čestice plina. Predloženo je nekoliko teorija koje objašnjavaju rezultate ovih eksperimenata. Prema jednom od njih, tekućina se sastoji od submikroskopskih kristala odvojenih tankim filmovima tvari u amorfnom stanju, koje karakterizira nasumični raspored čestica. Submikroskopski kristali su nazvani kibotatičkim regionima. Za razliku od pravih kristala, cibotaktičke regije nisu oštro ocrtane; one

glatko prelaze u oblasti nesređenog rasporeda čestica. Osim toga, cibotaktičke regije nisu trajne, one se kontinuirano uništavaju i iznova izranjaju. Prisustvo regiona uređenog rasporeda čestica dovodi do činjenice da se za većinu molekula tečnosti čestice koje se nalaze uz njih nalaze u određenom redosledu, karakterističnom za datu tečnost. Međutim, zbog haotične orijentacije pojedinačnih kibotaktičkih grupa u odnosu jedna na drugu, uređeni raspored molekula se proteže samo do susjeda najbližih datom molekulu.

Rice. 59. Poređenje strukture idealnog kristala i tečnosti.

Na udaljenosti od tri do četiri molekularna prečnika, red se tako snažno smanjuje da nema smisla govoriti o ispravnom redu u rasporedu čestica materije.

Danas je opšte prihvaćeno da tečnost karakteriše poredak kratkog dometa u rasporedu svojih čestica, za razliku od kristala, koje karakteriše poredak dugog dometa.

Razlika u strukturi kristalne čvrste materije i tečnosti šematski je prikazana na slici 59. Lijevo na slici je struktura idealnog hipotetičkog kristala. Njegove strukturne čestice bilo gdje u kristalu zauzimaju strogo definiranu poziciju jedna u odnosu na drugu. Međutim, u tekućinama (na slici desno), u blizini proizvoljno odabranog O molekula, susjedni molekuli mogu imati raspored i vrlo blizak kristalnom (smjer i različit od njega (smjer). U svakom slučaju, u tečnosti dolazi do skoro „kristalnog” rasporeda susednih molekula („poredak kratkog dometa”) i narušavanja strogog reda u rasporedu molekula dugog dometa (nedostatak „reda dugog dometa”).

Takođe treba napomenuti da je na slici koja se razmatra broj čestica raspoređenih na uredan način (slika 59, a)

isto je i sa brojem čestica koje su neuredno raspoređene (Sl. 59, b). Poređenje odgovarajućih područja nas uvjerava da s neuređenim rasporedom čestica karakterističnim za tečnost, ona zauzima veći volumen nego s uređenim, kristalnim rasporedom.

Rezultati istraživanja difrakcije rendgenskih zraka tečnosti mogu se takođe objasniti na osnovu koncepta kvazikristalne strukture tečnosti. Da bismo ovo objasnili, okrenimo se rasporedu atoma u idealnom kristalu. Ako mentalno odaberete bilo koji atom u takvom kristalu i pokušate odrediti kolika je vjerovatnoća susreta sa susjednim atomom na udaljenosti od prvog, tada bi u nedostatku toplinskog kretanja željena vjerovatnoća bila jednaka nuli na udaljenostima manjim od udaljenost na kojoj bi postala jednaka jedinici. To znači da bi se u datom pravcu susjedni atom uvijek susreo na istoj udaljenosti od prvobitnog.

Na većim ali manjim udaljenostima, željena vjerovatnoća bi opet bila jednaka nuli, a na udaljenosti od jedan. Ova situacija bi se ponovila u cijelom kristalu: vjerovatnoća susreta s atomom bila bi jednaka jedinici za sve udaljenosti koje su višestruke od

Toplotno vibraciono kretanje atoma u kristalu dovodi do toga da verovatnoća susreta sa susednim atomom neće biti jednaka nuli i na rastojanjima koja su neznatno drugačija od. U jednom slučaju će se susedni atom, oscilujući, malo približiti onom od koji se računa, au drugom slučaju - biće izbrisan. Grafički, promjena vjerovatnoće susreta s atomom u zavisnosti od udaljenosti između njega i atoma odabranog kao referentna tačka je prikazana karakterističnom krivom (gornji dio slike 60).

Karakteristična karakteristika grafa je konstantnost širine pojedinačnih zvonastih dijelova krivulje. Upravo ta konstantnost ukazuje na očuvanje reda u cijelom kristalu.

Drugačija slika je uočena u tečnosti (slika 60, dole). Kvalitativno, vjerovatnoća susreta s atomom na bilo kojoj udaljenosti od originalnog atoma se mijenja, baš kao što se to događa u kristalu. Međutim, u ovom slučaju, samo prvi dio krivulje u obliku zvona je izražen kao jasan maksimum. Sljedeći zvonoliki dijelovi, šireći se, međusobno se preklapaju, tako da maksimumi na krivulji relativno brzo nestaju.

Dakle, raspored čestica jedna uz drugu u tekućini nalikuje rasporedu čestica u kristalnoj

čvrsto telo Kako se udaljavate od originalnog atoma, u odnosu na koji se vrši proračun, položaj čestica postaje sve neuređeniji. Vjerovatnoća susreta s česticom na bilo kojoj udaljenosti postaje približno ista, kao što je slučaj u plinovima.

Naravno, povećanje nesigurnosti u lokaciji atoma se ne objašnjava povećanjem amplitude njihovih termičkih vibracija, već slučajnim poremećajima u rasporedu čestica tekućine.

Treba naglasiti da za tekućine čak ni prvi maksimum na krivulji vjerovatnoće (slika 60) nije u potpunosti riješen, odnosno kriva ne dodiruje osu apscise desno od maksimuma.

Rice. 60. Vjerovatna raspodjela atoma u idealnom kristalu i u tekućini

Fizički, to znači da u tečnosti broj čestica najbližih datom nije striktno konstantan, kao u kristalu.

U tečnosti je ispravnije govoriti samo o konstantnosti prosječnog broja najbližih susjeda.

Rezultati istraživanja difrakcije rendgenskih zraka tečnosti koje trenutno imamo mogu se objasniti kako na osnovu koncepta cibotaktičkih grupa tako i na osnovu koncepta kvazikristalne strukture tečnosti. Treba napomenuti da je razlika između mikrokristalne i kvazikristalne teorije tečnosti mala. Ako proučavamo prosječan raspored čestica tekućine u manje-više dugom vremenskom periodu, tada će obje teorije dovesti do istih rezultata.

Obje teorije imaju nedostatak što, iako opisuju kvalitativno ispravne karakteristike strukture tekućine, ne omogućavaju kvantitativno okarakteriziranje njenih svojstava.

Različite "kristalne" teorije tekućeg stanja je takozvana teorija "rupa".

tečnosti. Prema ovoj teoriji, tekućina je poput kristala u kojem je veliki broj atoma pomjeren iz svojih inherentnih ravnotežnih položaja. Kada se atom pomjeri iz svog ravnotežnog položaja, ostaje neka vrsta slobodnog prostora, koji se naziva "rupa".

Prema teoriji, "rupe" u tekućini su manje ili više prošireni prostori između molekula koji nastaju spontano, šire se, a zatim se skupljaju i ponovo nestaju.

Jednačina stanja u teoriji „rupe“ tečnosti ima, prema Ya. I. Frenkelu, sledeći oblik:

Ovdje je V molarni volumen tekućine na temperaturi, minimalni volumen koji tekućina može zauzeti; energija formiranja rupa; Boltzmannova konstanta; Avogadrov broj; minimalni volumen rupe.

Kao što je više puta naglašeno, kako temperatura raste, sličnost tekućina i čvrstih tijela se smanjuje, a njihova sličnost s odgovarajućim plinovima povećava. Stoga nije iznenađujuće da su prilikom objašnjavanja svojstava tečnosti, zajedno sa „kristalnim“ modelima tečnosti o kojima se govorilo gore, postale široko rasprostranjene teorije u kojima se tečnost poredi sa visoko komprimovanim gasom. U ovim teorijama važnu ulogu igra ideja slobodnog volumena tečnosti, koju je teško precizno odrediti. Trenutno postojeće metode za izračunavanje slobodne zapremine tečnosti su otprilike približne i po pravilu dovode do vrednosti koje se razlikuju jedna od druge.

Od teorija slobodnog volumena, najrazvijenija je takozvana „ćelijska“ teorija tekućine.

Zbog činjenice da se molekuli tekućine nalaze blizu jedan drugom, svaki od njih se može smatrati zatvorenim u ćeliju, čije zidove formiraju njeni najbliži susjedi. Molekuli mogu mijenjati mjesta, tako da molekul koji se nalazi u centru mentalno odabrane ćelije može nakon nekog vremena preći u susjednu ćeliju. Međutim, takve migracije čestica se javljaju relativno rijetko, a molekul provodi većinu svog vremena unutar date ćelije.

Kretanje molekula u ćeliji događa se u polju sile koje formiraju njeni najbliži susjedi, čiji se broj za jednostavne tekućine pretpostavlja 12.

Budući da je ova teorija primjenjiva na tekućine na visokim temperaturama, kada je utjecaj strukture tvari praktički nepromijenjen, polje sila u kojem se čestica kreće može se smatrati sferno simetričnim.

Uzimajući dalje određeni oblik ovisnosti potencijalne energije molekularne interakcije o udaljenosti između čestica i dajući niz pojednostavljujućih pretpostavki, možemo pronaći izraz za potencijalnu energiju čestice smještene u jediničnoj ćeliji. Ovaj izraz se obično daje u sljedećem obliku:

gdje je V volumen sferne ćelije po čestici i konstante.

Jednačina stanja tečnosti u ovom slučaju može se napisati u sledećem obliku:

Ovdje je pritisak, Boltzmannova konstanta i temperatura. Zamjenom vrijednosti u posljednji izraz, moguće je kvantificirati mnoge fizičke i kemijske karakteristike pojedinih tekućina. Na primjer, koristeći ćelijsku teoriju tekućina, moguće je izračunati kritične parametre raznih jednostavnih supstanci. Izračunate vrijednosti kritične temperature u slučaju najjednostavnijih plinova su se pokazale jednake na apsolutnoj skali za vodonik 41°, neon 47°, dušik 128° i argon 160°, dok su eksperimentalne vrijednosti respektivno 33°, 44°, 126° i 150° K. U datom primjeru, slaganje između vrijednosti izračunatih teoretski i vrijednosti pronađenih eksperimentalno je sasvim zadovoljavajuće.

Treba, međutim, napomenuti da gore napisani izraz za pritisak, striktno govoreći, vrijedi za pravi plin, a ne za tekućinu, te stoga nema razloga očekivati ​​vrlo dobar slaganje između teorije i eksperimenta. Uprkos ovoj napomeni, teorija slobodnog volumena ima svoje prednosti, među kojima treba istaći jednostavnost korištenih fizičkih modela i mogućnost kvantitativnog poređenja teorije sa eksperimentom.

Ćelijska teorija omogućava da se relativno jednostavno objasne svojstva tečnosti i izračunaju, u prvoj aproksimaciji, neke od njihovih karakteristika.

Teoretski, statistička teorija fluida je rigoroznija. U ovoj teoriji dvije fizičke veličine igraju glavnu ulogu. Prva od ovih veličina naziva se radnalna funkcija raspodjele, druga - intermolekularni potencijal. Radijalno

funkcija raspodjele određuje vjerovatnoću susreta sa proizvoljno odabranim parom čestica u tekućini na određenoj datoj udaljenosti, koja se nalazi u rasponu od do. Intermolekularni potencijal određuje interakciju molekula tekućine. Poznavanje ove dvije veličine omogućava da se napišu teoretski rigorozne jednačine stanja i energije tečnosti i da se kvantitativno izrazi njene različite fizičke i hemijske karakteristike.

Funkcija radijalne distribucije za određeni broj tekućina može se eksperimentalno odrediti na osnovu podataka rendgenske strukturne analize. Međutim, značajne poteškoće u određivanju i izračunavanju intermolekularnog potencijala za određene tekućine primoravaju nas da približno riješimo rezultirajuće jednačine.

Ova okolnost otežava kvantitativno poređenje statističke teorije tekućina s eksperimentom. Međutim, ne smijemo zaboraviti da ova teorija kvalitativno ispravno predviđa mnoga svojstva tekućina i njihove inherentne obrasce.

Upravo je sposobnost ispravnog predviđanja različitih svojstava supstance jedna od prednosti statističke teorije tekućeg stanja.

U budućnosti, kada se pronađe teorijski rigorozan izraz za intermolekularni potencijal i prevaziđu računske poteškoće, statistička teorija će omogućiti bolje razumevanje karakteristika tekućeg stanja materije.