Простой вопрос про давление

Сообщение №43609 от tt 20 февраля 2006 г. 22:35
Тема: Простой вопрос про давление

Известно, что жидкости принимают форму шара вне поля тяжести и давление в них
на 2*sigma/r больше внешнего. А если заточить жидкость в сосуд с вогнутыми стенками то под искривлённой поверхностью давление на 2*sigma/r меньше внешнего. Какое будет давление в таком сосуде если 2*sigma/r больше внешнего давления? (Может быть отрицательное, но как это понимать?)


Отклики на это сообщение:

> Известно, что жидкости принимают форму шара вне поля тяжести и давление в них
> на 2*sigma/r больше внешнего. А если заточить жидкость в сосуд с вогнутыми стенками то под искривлённой поверхностью давление на 2*sigma/r меньше внешнего. Какое будет давление в таком сосуде если 2*sigma/r больше внешнего давления? (Может быть отрицательное, но как это понимать?)

Отрицательное давление в металлическом стержне Вас не удивляет? Когда мы его растягиваем, например.
Атомы и молекулы при этом удерживаются силами сцепления друг с другом.
В жидкости такие силы тоже есть, поэтому и там возможно отрицательное давление, только его предельная величина много меньше таковой для твердого тела.


> Известно, что жидкости принимают форму шара вне поля тяжести и давление в них
> на 2*sigma/r больше внешнего. А если заточить жидкость в сосуд с вогнутыми стенками то под искривлённой поверхностью давление на 2*sigma/r меньше внешнего. Какое будет давление в таком сосуде если 2*sigma/r больше внешнего давления? (Может быть отрицательное, но как это понимать?)

Поверхностное натяжение является характеристикой не жидкости, а границы раздела сред. Поэтому вообще говоря поверхностное натяжение на границе жидкости с воздухом не равно поверхностному натяжению на границе этой же жидкости с твердым телом.

Что же касается давления в жидкости под вогнутой границей раздела с твердым телом, то для нее приведенная Вами формула (2σls/r) вообще говоря неверна, так как она получена для границы раздела жидкости с газом (или с другой жидкостью, несмешивающейся с первой). По обе стороны от такой границы раздела тангенциальная компонента тензора напряжений равна нулю.

Если же по одну сторону от границы раздела находится твердая среда, то в этой среде тензор напряжений может иметь тангенциальную компоненту, которая по-моему и уравновешивает поверхностное натяжение. В результате под действием сил поверхностного натяжения в твердой среде появится добавка к тензору напряжений с неравным нулю девиатором.

P.S. Я решил на всякий случай добавить "по-моему" в последнем абзаце, так как задачу о вычислении добавки к тензору напряжений в твердой среде я не решал.


> > Известно, что жидкости принимают форму шара вне поля тяжести и давление в них
> > на 2*sigma/r больше внешнего. А если заточить жидкость в сосуд с вогнутыми стенками то под искривлённой поверхностью давление на 2*sigma/r меньше внешнего. Какое будет давление в таком сосуде если 2*sigma/r больше внешнего давления? (Может быть отрицательное, но как это понимать?)

> Отрицательное давление в металлическом стержне Вас не удивляет? Когда мы его растягиваем, например.
> Атомы и молекулы при этом удерживаются силами сцепления друг с другом.
> В жидкости такие силы тоже есть, поэтому и там возможно отрицательное давление, только его предельная величина много меньше таковой для твердого тела.

Вообще-то в жидкости в состоянии равновесия давление не бывает меньшим, чем давление паров этой жидкости при соответствующей температуре (которое всегда положительное). По-моему отрицательное давление в жидкости если и можно создать, то на очень короткое время, а потом начинают образовываться пузырьки или каверны, заполненные парами жидкости. Из осторожности я могу допустить, что может быть возможны состояния аналогичные состояниям перегрева или переохлаждения. Однако, по-моему такие состояния вряд ли могут возникнуть в ситуации, описанной в исходном вопросе.

Здесь я попробовал дать свои разъяснения к исходному вопросу.


> Вообще-то в жидкости в состоянии равновесия давление не бывает меньшим, чем давление паров этой жидкости при соответствующей температуре (которое всегда положительное).
Это откуда такое утверждение? Есть еще лапласово давление. Это во-первых.
Потом, можно "растягивать" жидкость под поршнем, так что паров над жидкостью не будет вовсе.


> По-моему отрицательное давление в жидкости если и можно создать, то на очень короткое время, а потом начинают образовываться пузырьки или каверны, заполненные парами жидкости.
Такое состояние метастабильно, конечно, но может существовать долгое время, если растяжение воды не слишком велико.

> Из осторожности я могу допустить, что может быть возможны состояния аналогичные состояниям перегрева или переохлаждения. Однако, по-моему такие состояния вряд ли могут возникнуть в ситуации, описанной в исходном вопросе.
Да, именно аналогичные состояния. Газовая фаза при отрицательном давлении может возникнуть только из зародыша, а для его образования требуется большая флуктуация, если жидкость без примесей.


Физика в анимациях - Купить диск - Тесты по физике - Графики on-line

Реклама:
Rambler's Top100