水力學基礎知識水力學基礎知識水力學基礎知識液體的主要物理性質

液體中分子之間的聚合力比固體小，因此液體的抗拉、抗剪能力是很小的，但具有相當大的抗壓能力。由于液體具有流動性，所以它沒有固定的形狀，但具有固定的體積，并能形成自由表面。下面分別介紹液體的幾個主要物理性質。密度和容重液體和固體一樣具有質量。質量愈大，其慣性就愈大。對于勻質液體，單位體積所具有的質量稱為密度，以符號表示，即：

(1－1)式中――液體的密度，kg／m3――液體的質量，kg

――液體的體積，m3

對于勻質液體，單位體積所具有的重量稱為容重，以符號γ表示，即：

(1－2)式中――液體的容重，N/m3――液體的重量,N(牛頓)――液體的體積,m3

由于物體的重量G等于質量M與重力加速度

的乘積，所以密度ρ和容重γ之間的關系為：

γ=ρ·g（1－3）式中

——重力加速度,=9.81m/s2。

以上關系式表明:液體的容重等于液體的密度與重力加速度的乘積。

液體的密度和容重受外界壓力和溫度的影響。因此，當表示某種液體的密度或容重值時，必須指出所處外界壓力和溫度條件。

水在標準大氣壓條件下，溫度為4oC時，其密度和容重是：=1000kg/m3，γ=9810N/m3（此處插入圖片，不同溫度下液體的質量和密度）液體的壓縮性與膨脹性

當液體的溫度不變，而外界的壓力增大時，液體的體積減小，這種物理性質稱為液體的壓縮性。通過實驗證明：當外界壓強在10個大氣壓范圍內，每增加一個大氣壓，水的體積相對減小量僅為十萬分之五左右，這說明當外界壓強條件增大時，液體的壓縮性是很微小的，所以在實際工程中，可以不考慮壓縮比的影響，將液體視為不可壓縮液體看待。

當液體的外界壓強不變，而溫度升高時，液體的體積增大，這種物理性質稱為液體的膨脹性。

在實際給水工程問題中，水的壓縮性和膨脹性一般均不考慮，也就是將水的密度、容重視為常數。液體的粘滯性

在管、渠中的水流，通過實驗可以證實：在過流斷面上各質點流速不相同。在明渠中做無壓流動的水流，自由表面的水質點流速最大，渠底水質點的流速為零；在圓管中做壓力流動的水流，管中心水質點的流速最大，管內壁處的水質點流速為零。

由于水流中各流層的流速不同，相鄰兩流層存在相對運動，這種相對運動使各流層的接觸面上產生一種相互作用的剪切力。速度快的薄層對速度慢的薄層產生一種拖力；而速度慢的薄層對速度快的薄層產生一種反拖力（即阻力）。這種拖力與反拖力的剪切力是成對出現的，是作用與反作用力的具體表現，這種剪切力成為液體內摩擦力或稱粘滯力。液體具有粘滯力的性質，就稱為液體的粘滯性。必須指出，當液體處于靜止狀態時，粘滯力不存在，粘滯性顯示不出來。

液體粘滯性的大小，可用粘度來表達。實驗證明：外界壓強條件對液體的粘度影響甚小，而溫度條件對液體粘度的影響明顯。對于某種液體，溫度增高，粘度減小；溫度降低，粘度增大。表面張力

液體表層由于分子間的吸引力,而形成類似薄膜的表層,這個表面能承受一定的拉力,稱為表面張力。例如水面稍高出碗口而不外溢。汽化壓力

當液體分子具有足夠大的動能時，就會克服分子間的引力，從液面釋放出來而成為蒸汽，這種現象稱為汽化。液體汽化時所具有的外擴張壓力（壓強）就是汽化壓力，也叫飽和蒸汽壓力。若液體所受外界壓力等于或稍低于汽化壓力，液體就沸騰（冷沸）。水在正常流動時，如因壓力降低而汽化時將影響水流運動，造成不良后果，必須注意防止。水靜力學

水靜力學是研究水在靜止狀態下的力學規律，以及這些規律在工程上的應用的科學。靜止狀態是指對地球不作相對運動的狀態。

靜水壓強及特性靜水壓強有兩個基本特性：（1）靜水壓強的方向垂直作用面，并指向作用面。（2）任意一點各方向的靜水壓強均相等。靜水壓強的分布規律自由表面和表面壓強：

所謂自由表面是指水體與氣體的交界面。在重力作用下靜止液體的自由表面是水平面，如水箱、水池、江河的水面。

液體的自由表面受上部氣體壓強作用，此壓強稱為表面壓強，用符號P0表示；當自由表面上的壓強為當地大氣壓時，用符號Pa表示，則P0=Pa。壓強的量度單位(1)用單位面積上所受的壓力表示：

工程單位制中以kgf／cm2或tf／m2

表示。國際單位制中以Pa或KPa