유체

Fluid

물리학에서 유체가해진 전단 응력 또는 [1]외력에 의해 지속적으로 변형되는 액체, 가스 또는 기타 물질입니다.이들은 제로 전단 계수를 가지며, 간단히 말하면 그들에게 가해지는 전단력에 저항할 수 없는 물질이다.

유체라는 용어는 일반적으로 액상과 기체상을 모두 포함하지만, 그 정의는 과학 분야마다 다릅니다.고체의 정의도 다양하며, 분야에 따라 유체와 고체 [2]모두일 수 있습니다.실리 퍼티와 같은 점탄성 유체는 갑작스러운 힘이 [3]가해졌을 때 고체와 비슷한 작용을 하는 것으로 보입니다.또한 피치와 같이 점도가 매우 높은 물질은 고체처럼 작동합니다(피치 강하 실험 참조).입자 물리학에서, 개념은 액체나 [4]기체 이외의 유체 물질을 포함하도록 확장된다.의학이나 생물학에서 액체는 신체의 액체 구성 요소(체액)[5][6]를 말하는 반면, "액체"는 이러한 의미에서 사용되지 않습니다.때로는 음료 또는 주입을 통해 유체 대체용으로 공급되는 액체를 유체라고도 합니다[7](예: "다량의 유체").유압학에서 유체는 특정한 성질을 가진 액체를 지칭하는 용어이며 (유기성)[8] 오일보다 더 넓다.

물리

유체는 다음과 같은 특성을 표시합니다.

  • 영구 변형에 대한 저항성의 결여, 분산, 마찰 방식으로 상대적 변형 속도만 저항하는 경우
  • 흐르는 능력(용기의 형태를 띠는 능력이라고도 함)

이러한 특성은 일반적으로 정적 평형에서 전단 응력을 지지할 수 없는 함수이다.이와는 대조적으로 고체는 스프링과 같은 복원력으로 전단부에 반응하며, 이는 변형이 가역적이거나 변형되기 전에 특정 초기 응력을 필요로 한다는 것을 의미한다(가소성 참조).

고체는 전단 응력과 정상 응력(압축 인장)에 대한 복원력으로 반응합니다.이와는 대조적으로 이상적인 유체는 정상 응력(압력)에 대한 복원력으로만 반응합니다. 유체는 양압에 해당하는 압축 응력과 음압에 해당하는 인장 응력 모두에 노출될 수 있습니다.고체와 액체 모두 인장 강도를 가지고 있는데, 고형물에서 초과하면 돌이킬 수 없는 변형과 파괴가 발생하고 액체에서 캐비테이션이 발생합니다.

고체와 액체 모두 자유로운 표면을 가지고 있는데, 이것은 형성하는데 어느 정도의 자유 에너지를 필요로 한다.고체의 경우, 주어진 단위 표면적을 형성하는 자유 에너지의 양을 표면 에너지라고 하는 반면, 액체의 경우 같은 양을 표면 장력이라고 합니다.액체가 흐를 수 있는 능력은 비록 평형 상태에서는 둘 다 표면 에너지를 최소화하려고 노력하지만, 표면 장력에 대한 반응으로 다른 행동을 야기합니다: 액체는 둥근 물방울을 형성하는 경향이 있는 반면, 순수한 고체는 결정을 형성하는 경향이 있습니다.가스는 표면이 자유롭지 않고 자유롭게 확산됩니다.

모델링

고체에서 전단응력은 변형률의 함수이지만 유체에서 전단응력은 변형률의 함수이다.이 동작의 결과는 파스칼의 법칙으로 유체의 상태를 특징짓는 압력의 역할을 설명합니다.

유체의 동작은 Navier로 설명할 수 있습니다.–Stokes 방정식: 다음을 기반으로 하는 편미분 방정식 세트:

유체에 대한 연구는 유체 역학으로, 유체의 움직임 여부에 따라 유체 역학 및 유체 정적으로 세분됩니다.

유체의 분류

전단 응력과 변형률 및 그 유도체 사이의 관계에 따라 유체는 다음 중 하나로 특징지을 수 있습니다.

  • 뉴턴 유체: 응력이 변형률에 정비례하는 경우
  • 비뉴턴 유체: 응력이 변형률에 비례하지 않는 경우, 더 높은 힘과 유도체.

뉴턴 유체는 뉴턴의 점성 법칙을 따르며 점성 유체라고 불릴 수 있다.

유체는 압축성으로 분류할 수 있습니다.

  • 압축성 유체:유체에 압력이 가해지거나 유체가 초음속이 되었을 때 부피 감소 또는 밀도 변화를 일으키는 유체입니다.
  • 비압축성 유체:물이나 오일과 같은 압력이나 유속( in=))의 변화에 따라 부피가 변하지 않는 유체.

뉴턴과 비압축성 유체는 실제로 존재하지 않지만 이론적인 정착을 위한 것으로 추정됩니다.점도와 압축성의 영향을 완전히 무시하는 가상 유체는 완벽한 유체라고 불립니다.

「 」를 참조해 주세요.

레퍼런스

  1. ^ "Fluid Definition, Models, Newtonian Fluids, Non-Newtonian Fluids, & Facts". Encyclopedia Britannica. Retrieved 2 June 2021.
  2. ^ Thayer, Ann (2000). "What's That Stuff? Silly Putty". C&EN (Chemical & Engineering News). American Chemical Society (published 2000-11-27). 78 (48): 27. doi:10.1021/cen-v078n048.p027. Archived from the original on 2021-05-07.
  3. ^ Kroen, Gretchen Cuda (2012-04-11). "Silly Putty for Potholes". Science. Retrieved 2021-06-23.
  4. ^ 예(제목 내):Berdyugin, A. 나;, S.G.(2019-04-12).F.M.D. 펠레그리노, R. 크리슈나 쿠마르, A. 프린 시피, 나.토레, M. 벤 샬롬, T.Taniguchi, K. 와타나베, 나. VGrigorieva, M.Polini, A.K. 가임, DABandurin."graphene의 전자 유체의 측정 홀 점도".과학. 364(6436):162–165. arXiv:1806.01606.Bibcode:2019Sci...364..162B. doi:10.1126/science.aau0685.PMID 30819929.S2CID 73477792.
  5. ^ "Fluid (B.1.b.)". Oxford English Dictionary. Vol. IV F–G (1978 reprint ed.). Oxford: Oxford University Press. 1933 [1901]. p. 358. Retrieved 2021-06-22.
  6. ^ "body fluid". Taber's online – Taber's medical dictionary. Archived from the original on 2021-06-21. Retrieved 2021-06-22.
  7. ^ 사용 예:
  8. ^ "What is Fluid Power?". National Fluid Power Association. Archived from the original on 2021-06-23. Retrieved 2021-06-23. With hydraulics, the fluid is a liquid (usually oil)
  • Bird, Robert Byron; Stewart, Warren E.; Lightfoot, Edward N. (2007). Transport Phenomena. New York: Wiley, Revised Second Edition. p. 912. ISBN 978-0-471-41077-5.