Mehanika tekućina

Karakteristične fizikalne veličine u promatranju tekućina i  njihove osobine
 
1.1 Uvod

Osnovna podjela tekućina je prema agregatnom stanju a to su kapljevine, pare i plinovi. Dok se pod kapljevinama podrazumijevaju tekućine koje imaju svojstvo ukapljavanja odnosno formiranja slobodne površine, pare su ustvari plinovi koji se nalaze blizu točke ukapljavanja. Para je zasićena ukoliko i pri najmanjem smanjenju temperature dolazi do njezinog ukapljavanja dok je pregrijana ukoliko je za njeno ukapljavanje potreban pad temperature sa konačnom vrijednosti kao i odgovarajuće povećanje tlaka. Plinovi su ništa drugo nego jako pregrijane pare. Obzirom da je sve plinove moguće ukapljiti u osnovi i nema razlike između plinova i para. Pri dovoljno velikoj temperaturi i dovoljno malom tlaku njihovo ponašanje poprima karakteristike idealnog plina. U općem slučaju kapljevine u ograničenom prostoru zbog jakih međumolekularnih sila ispunjavaju određeni volumen ali ne poprimaju stalnu formu koja ispunjava taj ograničeni prostor. Molekule plinova nalaze se u stalnom kretanju, pri kojem dolazi i do stalnog sudaranja a što u konačnici uzrokuje širenje plinova sve do potpunog ispunjavanja raspoloživog ograničenog prostora (slika 1.1).

U mehanici krutog tijela pojam «nakupljenih» čestica daje smisaonu podlogu za potrebne opise statike, kinematike i dinamike krutog tijela, no u mehanici tekućina je samo uvjetno primjenjiv. U mehanici tekućina zamišlja se kontinuirano raspodijeljena masa tvari po prostoru, zbog čeka se govori o kontinuumu. Osnovna karakteristika kontinuuma je da u svakoj njegovoj prostornoj i vremenskoj koordinati postoji masa. Prema tome umjesto konačno velikog broja «nakupljenih»  6čestica u kontinuumu postoji beskonačno veliki broj elementarnih masa koje ostvaruju kontinuirano interakcijsko djelovanje. Zbog toga je kontinuum moguće dijeliti na beskonačno male volumene a da se pri tome ne izgube njegove fizikalne karakteristike. Naravno, kontinuum je samo jedna idealizirana predstava odnosno model potreban za jednostavnije opisivanje ponašanja stvarnog materijalnog tijela. Slučajeve u kojima se analizira ponašanje tijela na mikroskopskoj razini pri kojoj duljine slobodnog kretanja atoma ili molekula nisu više male naspram dimenzija tijela ne može se rješavati kroz mehaniku kontinuuma.  Uvođenje pojma kontinuuma znatno se pojednostavljuje matematički model potreban za opisivanja tekućine u mirovanju ili kretanju i to zbog makroskopskih karakteristika izraženih u vidu neprekinutih funkcija prostora i/ili vremena.  Suprotno krutom tijelu, tekućine su karakterizirane i sa pomakom njezinih djelića bez obzira koliko
bila mala sila i rad koji se primjenjuju pri njezinu deformiranju. Tekućine se također dijele na
homogene i nehomogene (heterogene). Homogene su one koje u svakoj točci prostora imaju iste
vrijednosti pojedine fizikalne veličine.