Dynamisk viskositet av en væske. Hva er dens fysiske og mekaniske betydning?

Fluidet er definert som en fysisk kropp,Det er i stand til å forandre sin form med en tilfeldig liten innflytelse på den. Vanligvis utmerker to hovedtyper av væsker: drypp og gassformig. Drikkevæsker er væsker i vanlig forstand: vann, parafin, olje, olje og så videre. Gasformige væsker er gasser som under normale forhold er for eksempel gassformige stoffer, som luft, nitrogen, propan, oksygen.

Disse stoffene er forskjellige i molekylærestruktur og type samspill av molekyler med hverandre. Men fra mekanisk synspunkt er de kontinuerlige medier. Og på grunn av dette, for dem er noen vanlige mekaniske egenskaper definert: tetthet og spesifikk tyngdekraft; og også de grunnleggende fysiske egenskapene: komprimerbarhet, temperaturutvidelse, strekkfasthet, overflatespenningskrefter og viskositet.

Ved viskositet mener vi egenskapen til et flytende stoffÅ motstå glide eller skjær av lagene i forhold til hverandre. Essensen av dette konseptet består i utseendet av en friksjonskraft mellom de forskjellige lagene i væsken i deres relative bevegelse. Skelne mellom begreper "dynamisk viskositet av en væske" og dens "kinetiske viskositet". La oss da se nærmere på hva som er forskjellen mellom disse konseptene.

Grunnleggende begreper og dimensjon

Den interne friksjonskraften F oppstår mellombeveger seg i forhold til hverandre hosliggende lag av den generaliserte væsken er direkte proporsjonal med hastigheten av lagene og deres kontaktområde S. Denne kraft virker i en retning vinkelrett på bevegelses, og uttrykt i Newton ligning er analytisk

F = μS (ΔV) / (Δn),

hvor (ΔV) / (Δn) = GV er hastighetsgradienten i retning av det normale til de bevegelige lagene.

Proportionalitetskoeffisienten μ er den dynamiske viskositeten eller bare viskositeten til det generaliserte fluidet. Fra Newtons likning er det lik

μ = F / (S ∙ GV).

I et fysisk målesystem, en viskositetsenhetdefineres som viskositeten til mediet, hvor en friksjonskraft av 1 dyne virker på hver kvadratcentimeter av laget for en enhedshastighetsgradient GV = 1 cm / sek. Tilsvarende uttrykkes enhetsdimensjonen i et gitt system i dyn ∙ sec ∙ cm ^ (-2) = r ∙ cm ^ (-1) ∙ sec ^ (-1).

Denne enheten med dynamisk viskositet kalles poise (P).

1 P = 0,1 Pa ∙ s = 0,0102 kgf ∙ s ∙ m ^ (- 2).

Påfør og mindre enheter, nemlig: P 1 = 100 centipois (CPS) = 1000 mPas (millipuaz) = 1.000.000 INC (mikropuaz). I den tekniske system for den enhet av viskositetsverdien tar kgf ∙ med ∙ m ^ (- 2).

I det internasjonale systemet, viskositetsenhetener definert som viskositeten av mediet, hvori i enhet hastighetsgradient GV = 1 m / s til 1 m pr kvadratmeter av væskesjiktet virkende friksjonskraft fra en N (Newton). Dimensjonen av verdien av μ i SI-systemet er uttrykt i kg ∙ m ^ (-1) ∙ c ^ (-1).

I tillegg til slike egenskaper som dynamiskViskositet, for væsker, innføres konseptet av kinematisk viskositet som forholdet mellom koeffisienten μ og væskens tetthet. Verdien av koeffisienten for kinematisk viskositet måles i Stokes (Ist = 1 cm2 (2) / s).

Viskositetskoeffisienten er numerisk lik talletav bevegelsen som transporteres i en bevegelig gass per tidsenhet i en retning vinkelrett på bevegelsen, per arealareal, når bevegelseshastigheten varierer per hastighet i gasslagene fordelt per lengde av enheten. Viskositetskoeffisienten avhenger av stoffets type og tilstand (temperatur og trykk).

Dynamisk viskositet og kinematisk viskositetvæsker og gasser er høyt temperaturavhengige. Det ble bemerket at begge disse koeffisientene avtar med økende temperatur for å slippe væsker og omvendt øke med økende temperatur for gasser. Forskjellen mellom denne avhengigheten kan forklares av den fysiske naturen av samspillet mellom molekyler ved å slippe væsker og gasser.

Fysisk forstand

Fra synspunkt av molekylær-kinetisk teori,fenomenet for viskositet for gasser ligger i det faktum at hastighetene i de forskjellige lagene i det bevegelige medium, på grunn av den kaotiske bevegelsen av molekylene, utjevnes. Således, dersom det første laget beveger seg i en bestemt retning raskere enn det andre laget ved siden av det, så går det fra det første laget til det andre hurtigere molekyler og omvendt.

Derfor har det første laget en tendens til å akselerere bevegelsendet andre laget, og den andre - å bremse bevegelsen av den første. Dermed vil den totale mengden av bevegelse av det første lag avta, og den andre - å øke. Den resulterende endring i denne bevegelsesmengde som er karakterisert ved en viskositet koeffisient for gasser.

Ved å slippe væsker, i motsetning til gasser,Intern friksjon er i stor grad bestemt av virkningen av intermolekylære krefter. Og siden avstandene mellom molekylene i slippevæsken er små sammenlignet med gassformige medier, er samspillskreftene til molekylene signifikante på samme tid. Molekyler av en væske, så vel som molekyler av faste stoffer, varierer nær posisjoner av balanse. I væsker er disse stillingene imidlertid ikke stasjonære. Etter en viss periode endres det flytende molekylet drastisk til en ny posisjon. I dette tilfellet kalles tiden for et molekyls posisjon i en væske ikke, kalles tiden for sitt "bosatte liv".

Kreftene i intermolekylær interaksjon betydeligavhenger av typen væske. Hvis stoffets viskositet er liten kalles den "flytende", siden utbyttekoeffisienten og væskens dynamiske viskositet er omvendt proporsjonal. Omvendt kan stoffer med høy viskositetskoeffisient ha en mekanisk hardhet, slik som en harpiks. Viskositeten av stoffet avhenger hovedsakelig av sammensetningen av urenheter og deres mengde og på temperaturen. Med økende temperatur reduseres tidsverdien for "avgjort liv", som følge av hvilken væskefobilitet øker og viskositeten av stoffet reduseres.

Fenomenet viskositet, som andre fenomenermolekylær transport (diffusjon og termisk ledningsevne), er en irreversibel prosess som fører til oppnåelse av en likevektstilstand som tilsvarer maksimal entropi og minimal fri energi.

</ p>