Den dynamiska viskositeten hos vätskan. Vad är dess fysiska och mekanisk mening?

Vätskan definieras som den fysiska kroppen, förmågan att förändra sin form vid en godtyckligt liten påverkan på den. Vanligtvis finns det två huvudtyper av vätskor och gaser dropp. Droppvätska - en vätska i vanlig mening: vatten, fotogen, olja och så vidare. Gasformiga fluider - gaser som under normala förhållanden är exempelvis, gasformiga substanser, såsom luft, kväve, propån, syre.

Dessa föreningar skiljer sig i molekylstruktur och typ av interaktion av molekyler med varandra. Men från synvinkel mekanik, de är kontinuerliga medier. Och på grund av detta, för de identifierade några vanliga mekaniska egenskaper: densitet och specifik vikt; och grundläggande fysikaliska egenskaper: kompressibilitet, termisk expansions, draghållfasthet, styrka av ytspänning och viskositet.

Enligt viskositet förstå en egenskap av en vätskesubstans motstå glidande eller skifta dess skikt till varandra. Essensen av konceptet är förekomsten av friktionskrafter mellan de olika lagren i fluiden under deras relativa rörelse. Skilja mellan begreppet "dynamisk viskositet hos vätskan" och dess "kinetisk viskositet". Därefter tar en närmare titt, vad är skillnaden mellan dessa begrepp.

Grundläggande begrepp och dimension

Viskös kraft F, som härrör från att röra sig i förhållande till varandra intilliggande skikt av den generaliserade fluiden är direkt proportionell mot hastigheten av skikten och deras kontaktområde S. Denna kraft verkar i en riktning vinkelrätt mot rörelse, och uttryckt i Newton ekvation är analytiskt

F = | iS (AV) / (An),

där (AV) / (An) = GV - hastighetsgradienten i riktningen vinkelrät mot de rörliga segmenten.

Proportionalitetskoefficienten μ - är den dynamiska viskositeten, eller helt enkelt viskositet generaliserad fluid. Från Newton ekvationer är det

μ = F / (S ∙ GV).

I det fysiska systemet mätstorheten i viskositet definieras som viskositeten hos mediet, i vilket åtmin enhet hastighetsgradient GV = 1 cm / sek per kvadratcentimeter av skiktfriktionskraft verkar i ett dyn. Följaktligen är dimensionen av enheten i detta system uttrycks i dyn ∙ s ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Detta mått kallas en dynamisk viskositet poise (P).

1 P = 0,1 Pas ∙ c = 0,0102 kgf ∙ med ∙ m ^ (- 2).

Tillämpa och mindre enheter, nämligen: P 1 = 100 centipoise (cps) = 1000 mPas (millipuaz) = 1.000.000 INC (mikropuaz). I det tekniska systemet för enheten av viskositetsvärdet tar kgf ∙ med ∙ m ^ (- 2).

I det internationella systemet enhet viskositet definieras som viskositeten hos mediet, i vilket åtmin enhet hastighetsgradient GV = 1 m / s till 1 m per kvadratmeter av vätskeskiktet verkande friktionskraft av 1 N (Newton). De dimensionsvärden av μ i SI är uttryckt i kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ med (- 1).

Ytterligare egenskaper såsom den dynamiska vätskeviskositet introducerade konceptet som förhållandet mellan den kinematiska viskositeten koefficient | j till fluiddensiteten. Värdet på den kinematiska viskositeten mäts i Stokes (1 klass = 1 cm ^ (2) / c).

Viskositetskoefficienten är numeriskt lika med antalet trafik bärs i den rörliga gasen per tidsenhet i en riktning vinkelrät mot rörelsen, per ytenhet, när rörelsehastigheten skiljer per enhet av hastighet in gas skikten separerades per längdenhet. Viskositetskoefficient beror på slaget och tillståndet av materialet (temperatur och tryck).

Dynamisk viskositet och den kinematiska viskositeten av vätskor och gaser, till stor del att bero på temperaturen. Det noterades att både koefficienten minskar med ökande temperatur för att släppa vätska och, omvänt, ökar när temperaturen stiger - för gaser. Till skillnad från detta beroende kan förklaras av den fysikaliska naturen hos interaktionen av molekyler i dropp vätskor och gaser.

Den fysiska innebörden

Med tanke på den molekylära kinetiska gasteorin viskositets fenomen ligger i det faktum, att det strömmande mediet på grund av den slumpmässiga rörelsen av molekylerna sker inriktningsskikt av olika hastigheter. Sålunda, om det första skiktet i en riktning som rör sig snabbare än det angränsande därtill ett andra skikt, det första skiktet av den andra rörliga snabbare molekyl, och vice versa.

Därför tenderar det första skiktet för att accelerera förflyttningen av det andra skiktet, och den andra - för att bromsa rörelsen hos den första. Sålunda kommer den totala mängden av rörelse av det första skiktet att minska, och den andra - att öka. Den resulterande ändringen i denna mängd rörelse kännetecknas av en viskositetskoefficient för gaser.

Droppen skillnad gaser, inre friktion i större utsträckning genom inverkan av intermolekylära krafter. Och, eftersom avståndet mellan molekylerna i den flytande droppen är liten jämfört med de gasformiga miljöer, de molekylära interaktionskrafterna medan - signifikanta. Molekylerna i vätskan, såväl som molekyler av fasta ämnen, som sträcker sig i närheten av jämviktspunkter. Men i vätskor, dessa bestämmelser inte stilla. Efter en viss tid den flytande molekylen abrupt till ett nytt läge. Samtidigt, under vilken ställning molekylerna i vätskan inte ändras, kallas den tid det "fast life".

Intermolekylära krafter beror väsentligt på typen av vätska. Om viskositeten av substansen är liten, kallas det "flytbara", som flödeskoefficienten och den dynamiska viskositeten hos vätskan - är omvänt proportionella. Omvänt, kan ett material med en hög viskositet har en mekanisk hårdhet, såsom, till exempel, harts. Viskositeten hos substansen beror samtidigt avsevärt på sammansättningen av föroreningarna och deras mängder och temperaturen. Med ökande temperatur kvantiteten "stillasittande liv" tiden reduceras, vilket ökar vätskans viskositet minskar och mobiliteten hos en substans.

Fenomenet viskositet, såväl som andra molekylära transportfenomen (diffusions- och termiska konduktivitet) är en irreversibel process som leder till uppnåendet av ett jämviktstillstånd som motsvarar den maximal entropi och fri energi minimum.