Vedelik on üks neljast aine agregaatolekust. Vedelikuna on aine voolav ja selle kuju on tavaliselt piiritletud anuma kujuga, mida vedelik täidab. Vedeliku ruumala on rangelt määratletud temperatuuri ja rõhuga. Vedelik avaldab survet nii anuma külgedele, kui ka selle sisse asetatud objektidele. Selline rõhk kandub üle igasse suunda, olenemata kaugusest ja suurendes sügavuses.

Vedeliku rõhku p saab arvutada valemi järgi p = ρ * g * z, kus

• ρ = vedeliku tihedus,


• g = gravitatsioonikonstant


• z = kaugus pinnast

Valemis ei ole arvestatud pinnale avaldatavat rõhku ega pinna ebakorrapärasusi.

Vedelike füüsikalised omadused |

 Pikemalt artiklis Vedelike füüsikalised omadused.

Vedelikust saab aine keemistemperatuuril gaas ja külmumispunktis tahkis. Murdosalise destillatsiooni abil on võimalik eraldada kahte vedelikku, kui neil on erinev aurustumispunkt. Kokkukuuluvus kahe molekuli vahel vedelikus on ebapiisav, takistamaks ühel kahest vedelikust ära aurustumast.

Vedelik on kindla ruumalaga, kuid kujuta aine. Mõnes suhtes sarnaneb vedelik gaasiga, näiteks võtab vedelik selle anuma kuju, milles asub. Teisalt on vedelik praktiliselt kokkusurumatu ja selle poolest on see tahke aine sarnane. Külmumisel vedelik tahkub, keemisel aga läheb üle gaasilisse olekusse.

Tänapäeval avaldatakse füüsikaliste suuruste mõõtühikud eranditult rahvusvahelises süsteemis (SI). Et Insener võib kokku puutuda ka varasema, tehnilise mõõtühikusüsteemiga, antakse mõningail juhtudel ka süsteemidevaheline seos.

Vedelike peamisteks füüsikalisteks omadusteks on:

• Tihedus, mille ühikuks on kgm3displaystyle frac kgm^3. Tihedus näitab vedeliku ruumalaühiku massi. Põhivalemiks on ρ=mVdisplaystyle rho =frac mV, kus ρdisplaystyle rho frac on vedeliku tihedus, mdisplaystyle mfrac vedeliku mass ja Vdisplaystyle Vfrac vedeliku ruumala.

• Erikaal on vedeliku ruumalaühiku kaal. Ühikuks on Nm3displaystyle frac Nm^3 ning põhivalemiks γ=ρg=FgVdisplaystyle gamma =rho g=frac F_gV, kus γdisplaystyle gamma frac on vedeliku erikaal, ρdisplaystyle rho frac vedeliku tihedus, gdisplaystyle gfrac raskuskiirendus, Fg=mgdisplaystyle F_g=mgfrac on raskusjõud ja Vdisplaystyle Vfrac vedeliku ruumala. Tihedus ning erikaal olenevad vedeliku liigist,temperatuurist ja vedelikule mõjuvast rõhust.

• Kokkusurutavus. Nii nagu muidki aineid, saab vedelikku kokku suruda, kuid gaasiga võrreldes vaid tühisel määral. Kokkusurutavust iseloomustab mahtkokkusurutavustegur βvdisplaystyle beta _vfrac , mille pöördväärtust nimetatakse mahtelastsusmooduliks tähisega K( Pa^-1)

βv=1K=−1dVV0dpdisplaystyle beta _v=frac 1K=frac -1dVV_0dp, kus V0displaystyle V_0frac on vedeliku algruumala ning dVdisplaystyle dVfrac ruumala muutus, kui rõhk muutup dpdisplaystyle dpfrac võrra. Miinusmärk tuleneb sellest, et rõhu suurenedes vedeliku maht väheneb.

Temperatuurivahemikus 0...30 °C on vee elastsusmoodul K=1980...2250 MPA, see tähendab, et rõhu suurenedes 0,1 Mpa võrra väheneb vee maht ligi 120000displaystyle frac 120000 algmahu võrra ning seda üsna suures rõhuvahemikus. Ka teiste vedelike kokkusurutavus on samas suurusjärgus. Kuna vedelike kokkusurutavus on üsna vähene loetakse arvutustes tavaliselt vedelik mittekokkusurutavaks. Erandiks on vaid hüdrauliline löök.

• Soojuspaisumine on vedeliku ruumala ja seega ka tiheduse muutumine sõltuvalt temperatuurist jääva rõhu all. Seda iseloomustab ruumpaisumistegur, mille tähis on βtdisplaystyle beta _tfrac ja ühik on

K^-1.

βt=1dVV0dtdisplaystyle beta _t=frac 1dVV_0dt, kus V0displaystyle V_0frac on algmaht ja dVdisplaystyle dVfrac vedeliku ruumala muutus temperatuuri muutumisel dtdisplaystyle dtfrac võrra eeldusel, et rõhk ei muutu. Vee ruumpaisumisteguri väärtused on allolevas tabelis.

Sellest tabelist on ka näha millal tuleb vee paisumist inseneriarvutustes arvestada. Nagu näha muutub tihedus temperatuurivahemikus 0...30°C tühiselt vähe, alla 0,5%. Kõrgematel temperatuuridel peab aga paisumist arvestama, sest vahemikus 0...100°C muutub vee tihedus ning seega ka maht ligikaudu 5%.

• Viskkoossus on vedeliku omadus takistada oma osakeste liikumist üksteise suhtes. Laminaarselt liikuva vedeliku kihtide vahel tekib viskkoossusest põhjustatud hõõrdejõud, mida kirjeldab Isaac Newtoni valem Fν=μAdudzdisplaystyle F_nu =mu Afrac dudz, kus μ on vedelikku iseloomustav dünaamiline viskkoossus (Pa • s), A-naaberkihtide kokkupuutepindala (m²) ning dudzdisplaystyle frac dudz on kihtidevaheline kiirusgradient (s^-1), millekohaselt naaberkihid saavad omavahel hõõrduda vaid siis, kui need liiguvad erineva kiirusega.

Kui hõõrdejõud F_μ jagada hõõrdepinnaga A, saadakse hõõrdepinge ehk tankentsiaalpinge τ.

τ=μdudzdisplaystyle tau =mu frac dudz

Hüdraulikaarvutustes eelistatakse dünaamilisele sageli kinemaatilist viskkoossust νdisplaystyle nu frac ( m2sdisplaystyle frac m^2s).

ν=μrhodisplaystyle nu =frac mu rho,kus ρdisplaystyle rho frac on vedeliku tihedus. Kinemaatilist viskkoossust avaldati varemCGS- süsteemi ühikutes- stooksides (St).1St=1m2s=10−4m2sdisplaystyle 1St=1frac m^2s=10^-4frac m^2s.

Mõlemad viskkoossused olenevad vedeliku liigist, temperatuurist ja rõhust ning määratakse katseliselt viskosimeetrite abil. Vedeliku soojenedes viskkoossus väheneb, rõhu tõustes suureneb. Kuivõrd rõhu toime avaldub ainult väga suurte rõhumuutuste puhul, siis seda tavaliselt ei arvestata.

Vee kinemaatilist viskkoossust saab arvutada J. Poiseulle' valemist ν=0,0178⋅10−41+0,0337t+0,000221t2displaystyle nu =frac 0,0178cdot 10^-41+0,0337t+0,000221t^2, kus t on temperatuur Celsiuse kraadides.

Kui olmereovee heljumisisaldus Bh≤600mgldisplaystyle B_hleq 600frac mgl ja temperatuur t=2...50 °C saab selle kinemaatilise viskkoossuse m2sdisplaystyle frac m^2s arvutada N. Fjodorovi valemiga νreovesi=ν+2⋅10−8Bht2displaystyle nu _reovesi=nu +frac 2cdot 10^-8B_ht^2, kus ν on sama temperatuuriga puhta vee viskoossus.

Mineraalõli viskkoossuse olenevust rõhust vahemikus 0...50 Mpa kirjeldab valem νap=νa(1+kp)displaystyle nu _ap=nu _a(1+kp)frac , kus k=(2...3)⋅10−2displaystyle k=(2...3)cdot 10^-2 ja νadisplaystyle nu _afrac on mineraalõli viskkoossus normaalsel atmosfäärirõhul.

Newtoni sisehõõrdeseadus kehtib homogeensete vedelike kohta, mida nimetatakse ka njuutonivedelikeks. Suspensioonide,mörtide, betooni- ja söödasegude jms. sisehõõrde arvutamiseks on vaja kasutada erikäsiraamatuid.

• Küllastunud auru rõhk on rõhk, millel vedelik antud temperatuuril aurustub, see tähendab hakkab keema. Rõhu väärtus oleneb vedelikust ja selle temperatuurist. Temperatuuri tõustes küllastunud auru rõhk suureneb ja vastupidi.

Kui vedelik liigub kiirelt, võib rõhk mingis süsteemiosas langeda alla küllastunud auru rõhu ja kuigi vedelik pole kuum hakkab see keema. Vedelik seguneb aurumullidega, homogeensus kaob ning tavalised hüdraulikaseadused sel juhul enam ei kehti. Tekib kavitatsioon.

Võttes eelõeldu kokku, saab teha järelduse, et vedeliku tihedust ja erikaalu võib enamasti lugeda püsivaks ning temperatuurist sõltumatuks.

Teoreetilistes mõttekäikudes rakendatakse sageli ideaalvedeliku mudelit kus vedelik loetakse täiesti kokkusurumatuks ning liikumine hõõrdevabaks.

Vaata ka |

• Ideaalne vedelik