1.1水力学基础知识
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当液体的外界压强不变，而温度升高时，液体的 体积增大，这种物理性质称为液体的膨胀性。
在实际给水工程问题中，水的压缩性和膨胀性一 般均不考虑，也就是将水的密度、容重视为常数。
• 1.1.1.3液体的粘滞性
在管、渠中的水流，通过实验可以证实： 在过流断面上各质点流速不相同。在明渠 中做无压流动的水流，自由表面的水质点 流速最大，渠底水质点的流速为零；在圆 管中做压力流动的水流，管中心水质点的 流速最大，管内壁处的水质点流速为零。
第一章 概 论
• 1.1水力学基本知识
本节主要学习内容： 1、水的粘滞性与汽化压力（一般掌握） 2、静水压强与动水压强的关系及压强常用单位，工程大气
压与水柱之间的换算（一般掌握） 3、沿程水头损失与局部水头损失概念及与粘滞性的关系
（一般掌握） 教学难点:粘滞性与汽化压力
课前小思考：什么是水力学？
答：水力学是研究液体平衡和运动规律，以 及这些规律在工程实际方面的应用的科学. • 本节内容： • 1、 液体的主要物理性质 • 2、 水静力学 • 3、 水动力学 • 4、 流动阻力与水头损失
自由表面和表面压强：
所谓自由表面是指水体与气体的交界 面。在重力作用下静止液体的自由表面是 水平面，如水箱、水池、江河的水面。
液体的自由表面受上部气体压强作用， 此压强称为表面压强，用符号P0表示；当 自由表面上的压强为当地大气压时，用符 号Pa表示，则P0=Pa。
• 1.1.2.3压强的量度单位
液体粘滞性的大小，可用粘度来表达。 实验证明：外界压强条件对液体的粘度影 响甚小，而温度条件对液体粘度的影响明 显。对于某种液体，温度增高，粘度减小； 温度降低，粘度增大。
• 1.1.1.4表面张力
液体表层由于分子间的吸引力,而形成 类似薄膜的表层,这个表面能承受一定的拉 力,称为表面张力。例如水面稍高出碗口而 不外溢。
由于水流中各流层的流速不同，相邻两流
层存在相对运动，这种相对运动使各流层的接 触面上产生一种相互作用的剪切力。速度快的 薄层对速度慢的薄层产生一种拖力；而速度慢 的薄层对速度快的薄层产生一种反拖力（即阻 力）。这种拖力与反拖力的剪切力是成对出现 的，是作用与反作用力的具体表现，这种剪切 力成为液体内摩擦力或称粘滞力。液体具有粘 滞力的性质，就称为液体的粘滞性。必须指出， 当液体处于静止状态时，粘滞力不存在，粘滞 性显示不出来。
• 1.1.1 液体的主要物理性质
液体中分子之间的聚合力比固体小，因 此液体的抗拉、抗剪能力是很小的，但具 有相当大的抗压能力。
由于液体具有流动性，所以它没有固定 的形状，但具有固定的体积，并能形成自 由表面。
下面分别介绍液体的几个主要物理性质。
• 1.1.1.1 密度和容重
液体和固体一样具有质量。质量愈大，其惯 性就愈大。对于匀质液体，单位体积所具 有的质量称为密度，以符号表示，即：
M
V
(1－1)
式中 ――液体的密度，kg／m3
――液体的质量，kg
―― 液体的体积，m3
对于匀质液体，单位体积所具有的重量称 为容重，以符号γ表示，即：
G
V
(1－2)
式中 ――液体的容重，N/ m³ ――液体的重量, N (牛顿) ――液体的体积, m³
百度文库
由于物体的重量G等于质量M与重力加速度 的乘积，所以密度ρ和容重γ之间的关系为：
• 1.1.1.2液体的压缩性与膨胀性
当液体的温度不变，而外界的压力增大时，液体 的体积减小，这种物理性质称为液体的压缩性。通过 实验证明：当外界压强在10个大气压范围内，每增加 一个大气压，水的体积相对减小量仅为十万分之五左 右，这说明当外界压强条件增大时，液体的压缩性是 很微小的，所以在实际工程中，可以不考虑压缩比的 影响，将液体视为不可压缩液体看待。
• 1.1.2水静力学
水静力学是研究水在静止状态下的力学 规律，以及这些规律在工程上的应用的科 学。静止状态是指对地球不作相对运动的 状态。
• 1.1.2.1静水压强及特性 静水压强有两个基本特性：
（1）静水压强的方向垂直作用面，并指向作 用面。
（2）任意一点各方向的静水压强均相等。
• 1.1.2.2静水压强的分布规律
• 1.1.1.5汽化压力
当液体分子具有足够大的动能时，就 会克服分子间的引力，从液面释放出来而 成为蒸汽，这种现象称为汽化。液体汽化 时所具有的外扩张压力（压强）就是汽化 压力，也叫饱和蒸汽压力。若液体所受外 界压力等于或稍低于汽化压力，液体就沸 腾（冷沸）。水在正常流动时，如因压力 降低而汽化时将影响水流运动，造成不良 后果，必须注意防止。
(1)用单位面积上所受的压力表示：
工程单位制中以kgf／cm2或tf／m2 表示。 国际单位制中以Pa或 KPa表示 。
(2)以大气压表示。
物理学中规定：以海平面的平均大气压 （760mm高的水银柱的压强）为一标准大 气压（代号atm），其数值为:
1标准大气压（atm）=1.033 kgf／cm2
γ = ρ ·g
（1－3）
式中 ——重力加速度, = 9.81m/s²。
以上关系式表明:液体的容重等于液体 的密度与重力加速度的乘积。
液体的密度和容重受外界压力和温度的 影响。因此，当表示某种液体的密度或容 重值时，必须指出所处外界压力和温度条 件。
水在标准大气压条件下，温度为4ºC时， 其密度和容重是： =1000kg/m3，γ = 9810N/m³（此处插入图片，不同温度下液 体的质量和密度）
在实际给水工程问题中，水的压缩性和膨胀性一 般均不考虑，也就是将水的密度、容重视为常数。
• 1.1.1.3液体的粘滞性
在管、渠中的水流，通过实验可以证实： 在过流断面上各质点流速不相同。在明渠 中做无压流动的水流，自由表面的水质点 流速最大，渠底水质点的流速为零；在圆 管中做压力流动的水流，管中心水质点的 流速最大，管内壁处的水质点流速为零。
第一章 概 论
• 1.1水力学基本知识
本节主要学习内容： 1、水的粘滞性与汽化压力（一般掌握） 2、静水压强与动水压强的关系及压强常用单位，工程大气
压与水柱之间的换算（一般掌握） 3、沿程水头损失与局部水头损失概念及与粘滞性的关系
（一般掌握） 教学难点:粘滞性与汽化压力
课前小思考：什么是水力学？
答：水力学是研究液体平衡和运动规律，以 及这些规律在工程实际方面的应用的科学. • 本节内容： • 1、 液体的主要物理性质 • 2、 水静力学 • 3、 水动力学 • 4、 流动阻力与水头损失
自由表面和表面压强：
所谓自由表面是指水体与气体的交界 面。在重力作用下静止液体的自由表面是 水平面，如水箱、水池、江河的水面。
液体的自由表面受上部气体压强作用， 此压强称为表面压强，用符号P0表示；当 自由表面上的压强为当地大气压时，用符 号Pa表示，则P0=Pa。
• 1.1.2.3压强的量度单位
液体粘滞性的大小，可用粘度来表达。 实验证明：外界压强条件对液体的粘度影 响甚小，而温度条件对液体粘度的影响明 显。对于某种液体，温度增高，粘度减小； 温度降低，粘度增大。
• 1.1.1.4表面张力
液体表层由于分子间的吸引力,而形成 类似薄膜的表层,这个表面能承受一定的拉 力,称为表面张力。例如水面稍高出碗口而 不外溢。
由于水流中各流层的流速不同，相邻两流
层存在相对运动，这种相对运动使各流层的接 触面上产生一种相互作用的剪切力。速度快的 薄层对速度慢的薄层产生一种拖力；而速度慢 的薄层对速度快的薄层产生一种反拖力（即阻 力）。这种拖力与反拖力的剪切力是成对出现 的，是作用与反作用力的具体表现，这种剪切 力成为液体内摩擦力或称粘滞力。液体具有粘 滞力的性质，就称为液体的粘滞性。必须指出， 当液体处于静止状态时，粘滞力不存在，粘滞 性显示不出来。
• 1.1.1 液体的主要物理性质
液体中分子之间的聚合力比固体小，因 此液体的抗拉、抗剪能力是很小的，但具 有相当大的抗压能力。
由于液体具有流动性，所以它没有固定 的形状，但具有固定的体积，并能形成自 由表面。
下面分别介绍液体的几个主要物理性质。
• 1.1.1.1 密度和容重
液体和固体一样具有质量。质量愈大，其惯 性就愈大。对于匀质液体，单位体积所具 有的质量称为密度，以符号表示，即：
M
V
(1－1)
式中 ――液体的密度，kg／m3
――液体的质量，kg
―― 液体的体积，m3
对于匀质液体，单位体积所具有的重量称 为容重，以符号γ表示，即：
G
V
(1－2)
式中 ――液体的容重，N/ m³ ――液体的重量, N (牛顿) ――液体的体积, m³
百度文库
由于物体的重量G等于质量M与重力加速度 的乘积，所以密度ρ和容重γ之间的关系为：
• 1.1.1.2液体的压缩性与膨胀性
当液体的温度不变，而外界的压力增大时，液体 的体积减小，这种物理性质称为液体的压缩性。通过 实验证明：当外界压强在10个大气压范围内，每增加 一个大气压，水的体积相对减小量仅为十万分之五左 右，这说明当外界压强条件增大时，液体的压缩性是 很微小的，所以在实际工程中，可以不考虑压缩比的 影响，将液体视为不可压缩液体看待。
• 1.1.2水静力学
水静力学是研究水在静止状态下的力学 规律，以及这些规律在工程上的应用的科 学。静止状态是指对地球不作相对运动的 状态。
• 1.1.2.1静水压强及特性 静水压强有两个基本特性：
（1）静水压强的方向垂直作用面，并指向作 用面。
（2）任意一点各方向的静水压强均相等。
• 1.1.2.2静水压强的分布规律
• 1.1.1.5汽化压力
当液体分子具有足够大的动能时，就 会克服分子间的引力，从液面释放出来而 成为蒸汽，这种现象称为汽化。液体汽化 时所具有的外扩张压力（压强）就是汽化 压力，也叫饱和蒸汽压力。若液体所受外 界压力等于或稍低于汽化压力，液体就沸 腾（冷沸）。水在正常流动时，如因压力 降低而汽化时将影响水流运动，造成不良 后果，必须注意防止。
(1)用单位面积上所受的压力表示：
工程单位制中以kgf／cm2或tf／m2 表示。 国际单位制中以Pa或 KPa表示 。
(2)以大气压表示。
物理学中规定：以海平面的平均大气压 （760mm高的水银柱的压强）为一标准大 气压（代号atm），其数值为:
1标准大气压（atm）=1.033 kgf／cm2
γ = ρ ·g
（1－3）
式中 ——重力加速度, = 9.81m/s²。
以上关系式表明:液体的容重等于液体 的密度与重力加速度的乘积。
液体的密度和容重受外界压力和温度的 影响。因此，当表示某种液体的密度或容 重值时，必须指出所处外界压力和温度条 件。
水在标准大气压条件下，温度为4ºC时， 其密度和容重是： =1000kg/m3，γ = 9810N/m³（此处插入图片，不同温度下液 体的质量和密度）