【正文】 流體 固體 流體也不能抵抗拉力，而只能抵抗對它的壓力。 二、質(zhì)量 密度 重量 質(zhì)量（ Mass） 是表示物體慣性 (inertia)大小的物理量度。 F = － Ma 式中： F— 慣性力，國際單位制中為 N，工程單位制中為 公斤力， 1 kgf = N； M— 質(zhì)量，國際單位制中為 kg，工程單位制中為 公斤力 秒 2/米 ， 1（ 公斤力 秒 2/米 ） = 千克； a— 加速度 ， m/s2； 負(fù)號表示慣性力的方向與加速度方向相反 。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 密度 （ Density） —— 是單位體積流體內(nèi)所具有的質(zhì)量； 量綱為 ML3，國際單位為 kg/m3；工程單位為 kgfs2/m4； 對于均質(zhì)流體 (homogeneous fluid)， 設(shè)體積為 V的流體具有的質(zhì)量為 m，則密度為： Vm?? 對于非均質(zhì)流體 (nonhomogeneous fluid)： VmV ?????lim 0? 流體的密度隨溫度和壓強(qiáng)的變化而變化 。 —— 均質(zhì)流體內(nèi)部各點(diǎn)處的密度均相等 。 一般計(jì)算采用： 水的密度值為 10OO kg/m3， 干空氣的密度值 為 kg/m3， 水銀的密度值為 1O3 kg/m3； 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 表 11 在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下， 水的物理特性 （ ） 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 水的物理特性 表 表 12 在一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下空氣的物理特性 () 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 空氣的物理特性 表 重量 （ Weight） 是 流體 受到的地球引力 由萬有引 力定律知，質(zhì)量為 m 的物體重量 G 為 ： mgG ?海平面處標(biāo)準(zhǔn)參考值為 ； 北京地區(qū)為 ； 計(jì)算時(shí)常取 ， 或取 。 重量的單位為 N。 均質(zhì)流體內(nèi)部各點(diǎn)處的重量均相等 。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 容重 （重度、重率） （ Specific Weight） —— 單位體積內(nèi)的液體所受的重量 (力 ) ； 量綱為 ML2T2， 國際單位為 N/m3；工程單位為 kgf/m3； 對于均質(zhì)流體 VG?? 對于非均質(zhì)流體 VGV ?????lim 0? 一般采用水的常用值： ? = 9800 N/m3 。 密度與容重的關(guān)系式 g?? ?167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 比重（ Specific Gravity）、 比容 (Specific Volume) 比容 (Specific Volume)：指單位氣體質(zhì)量所具有的體積 。 量綱為 M1L3， 國際單位為 m3/kg， 1???167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 比重 （ Specific Gravity）： 指液體密度與標(biāo)準(zhǔn)純水的密度之比 ； 量綱為 1。 wwS ???? ??三、壓縮性和膨脹性 （一）定義 壓縮性 （ Compressibility）：當(dāng)作用在流體上的壓強(qiáng)增大時(shí)，體積減小、密度增大；壓強(qiáng)減小時(shí)，其體積增 大、密度減小的性質(zhì)。 因流體增壓后體積減小，若將其減壓則 有恢復(fù)原狀的性質(zhì)；反之亦成立，所以又稱 流體的彈性 (elasticity)。 膨脹性 (expansibility)：當(dāng)流體所受的溫度升高 時(shí)，體積膨脹、密度減小；溫度降低時(shí)體積收縮、密度增大的性質(zhì)。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) （ 二 ） 液體的壓縮性和膨脹性 液體的壓縮性 (體積 )壓縮系數(shù) α p（ Coefficient of Volume Compressibility ） :在一定溫度下 ， 壓強(qiáng)增加一個(gè)單位時(shí) ， 液體 體積 的 相對縮小率 。 dpVdVP/??? 壓縮系數(shù) α p轉(zhuǎn)化為 : 式中：負(fù)號表示壓強(qiáng)增大 ， 體積減小 ， 使 α p為正值 。 α p的單位為 m2/N， 是壓強(qiáng)單位的倒數(shù) 。 dpdP??? /? 在一定溫度下 ， 壓強(qiáng)增加一個(gè)單位時(shí) ， 液體 密度 的 相對增 加率 。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 在水力學(xué)中： 一般取水的彈性系數(shù) E= 109 Pa。 可見當(dāng)壓強(qiáng)變化一個(gè)大氣壓時(shí) ， 水體積變化 2萬分之一 ， 所以水可視為是不易壓縮的 ， 相應(yīng)的密度可以視為常數(shù) 。 只有在壓強(qiáng)變化很大而又非常迅速時(shí) ， 才考慮壓縮性 。 如輸水管路中的水擊現(xiàn)象 ， 必須考慮水的壓縮性 ， 否則會導(dǎo)致錯(cuò)誤的結(jié)果 。 不可壓縮流體 （ Compressible Flow） 和 可壓縮流體 （ Inpressible Flow） 實(shí)際流體都是可壓縮的 ， 如果忽略流體的壓縮性 ， 這種流體稱不可壓縮流體；反之 ， 則稱可壓縮流體 。 不可壓縮流體亦只是實(shí)際流體在某種條件下的一種近似模型 。 體積彈性模量 E （ Bulk Modulus of Elasticity） ： 壓縮系數(shù)的倒數(shù) 。 也常用來度量液體的壓縮性 ： ??? ddpdVdpVEp???? 1 式中： E 的單位是 Pa， 與壓 強(qiáng)的單位相同 。 液體的壓縮性 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 液體的 膨脹性 體 [膨 ]脹系數(shù) α v （ Bulk expansion coefficient） ：在一定壓強(qiáng)下 ， 溫度增加 1K(或 1℃ )時(shí) ， 液體體積的相對增加率 。 dTVdVV ?? 用密度表示的體 [膨 ]脹系數(shù) α v 為 : α v的單位為 K1(或 ℃ 1)， 是溫度單位的倒數(shù) 。 dTdV??? ?? 可視為在一定壓強(qiáng)下 ， 溫度增加 1K時(shí) ， 液體密度的相對減小率 。 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 例： 14 設(shè)水在 2O℃ 時(shí) ， 所受壓強(qiáng)由 5atm增加到 1Oatm， 試問水的密度改變多少 ？ 解：水在 20℃ 時(shí) ， 由表 11查得彈性模量 E = 1O9 Pa，密度 ρ = kg/m3， 1 atm = 1O5 Pa。 ?? ddpE ?? Edpd ?? ??)(1lnln 00 ppE ??? ?? 對上式積分 ， 得： )510(1)(10 k g / g / 590 ???? ?????? ee ppE?? )k g / m ( 0. 2 )k g / m ( 998. 2)( 998. 4 330 ????? ??? 所以有： 167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 例 : 15 20 0C 的 水，當(dāng)溫度升至 80 0C 時(shí)，其體積增加多少？ 解： 200C時(shí)： ?1 =998． 23Kg/M3 800C時(shí)： ? 2=971． 83Kg/M3 ∵ d m= d（ ? V） = ? dV+Vd ? =0 ??dVdV ???3112 0673052239982399883971 )(....)( mVVV ???????????????????即 則 %%1 0 6 7 ????V V167。 1— 2 連續(xù)介質(zhì)假設(shè) 流體的主要物理性質(zhì) 式中： p為氣體的絕對壓強(qiáng) ， Pa； T為氣體的熱力學(xué)溫度 (thermodynamic/absolute Temperature)， K； R為氣體常數(shù) （ gas constant） , m?N/(kg?K)； 對空氣 ， R = 287 m?N/(kg?K)。 在溫度不過低、壓強(qiáng)不過高時(shí)，氣體壓強(qiáng) p、溫度 T與比體積 υ或密度 ρ之間的關(guān)系服從完全氣體（ perfect gas） (熱力學(xué)中的理想氣體，注意與粘性的理想流體相區(qū)別）狀態(tài)（物態(tài)）方程 (equation of state) RTpRTpv ?? ?或