Vâscozitatea dinamică a fluidului. Care este semnificația sa fizică și mecanică?

Lichidul este definit ca corpul fizic, capacitatea de a schimba forma la o influență mică arbitrar pe ea. De obicei, există două tipuri principale de lichide și gaze prin picurare. fluid de picurare - un fluid în sensul obișnuit: apă, ulei de kerosen, ulei și așa mai departe. fluide gazosi - gaze care, în condiții normale sunt, de exemplu, substanțele gazoase cum ar fi aer, azot, propan, oxigen.

Acești compuși diferă în structura moleculară și tipul interacțiunii moleculelor cu altele. Cu toate acestea, din punct de vedere al mecanicii, acestea sunt mass-media continuă. Și din această cauză, pentru că ei au identificat unele caracteristici mecanice comune: densitatea și densitatea specifică; și baza proprietăților fizice: compresibilitate, dilatare termică, rezistență la tracțiune, rezistența tensiunii superficiale și vâscozitatea.

Sub vâscozitate înțeleagă o proprietate a unei substanțe lichide rezista de alunecare sau schimba straturile sale unul cu altul. Esența conceptului este apariția forțelor de frecare între diferitele straturi în interiorul fluidului în timpul mișcării lor relative. Se face deosebirea între conceptul de „vâscozitatea dinamică a fluidului“ și „vâscozitate cinetică“ ei. În continuare, să ia o privire mai atentă, ceea ce este diferența dintre aceste concepte.

Concepte de bază și dimensiunea

forța vâscoasă F, care rezultă din deplasarea în raport cu celelalte straturi adiacente ale fluidului generalizat este direct proporțională cu viteza straturilor și aria lor de contact S. Această forță acționează într-o direcție perpendiculară pe mișcarea și exprimată în ecuația Newton este analitic

F = pS (Av) / (AN),

unde (Av) / (AN) = GV - gradientul vitezei în direcția normală a segmentelor în mișcare.

Coeficientul de proporționalitate μ - este vâscozitatea dinamică, sau pur și simplu fluid cu vâscozitate generalizată. Din ecuațiile lui Newton este

μ = F / (S ∙ GV).

În unitatea de sistem de măsurare fizică a viscozității definită ca viscozitatea mediului, în care, la gradient de viteză unitate GV = 1 cm / sec pe centimetru pătrat de strat acționează forța de frecare în 1 dyne. Prin urmare, dimensiunea unității în acest sistem este exprimat în dini ∙ s ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Această măsură se numește poise viscozitate dinamică (P).

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

Se aplică și unități mai mici, și anume: P 1 = 100 cP (cps) = 1000 mPas (millipuaz) = 1,000,000 INC (mikropuaz). În sistemul tehnic pentru unitatea valorii viscozității luați kgf ∙ cu ∙ m ^ (- 2).

În unitatea de sistem internațional de viscozitate definită ca viscozitatea mediului, în care, la unitatea de gradient de viteză GV = 1 m / s la 1 m pe metru pătrat de forța de frecare lichid strat cu acțiune de 1 N (Newton). Valorile de dimensiune ale μ în SI este exprimat în kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ cu (- 1).

Alte caracteristici, cum ar fi conceptul de lichid vâscozitate dinamică introdus ca raportul dintre coeficientul de viscozitate cinematică p la densitatea fluidului. Valoarea viscozității cinematice măsurată în Stokes (1 Clasa = 1 cm ^ (2) / c).

Coeficientul de viscozitate este numeric egal cu numărul de trafic transportat în gazul se deplasează pe unitate de timp într-o direcție perpendiculară pe deplasarea, pe unitatea de suprafață, atunci când viteza de deplasare este diferită pentru fiecare unitate de viteză în straturile de gaz separate pe unitatea de lungime. Coeficientul de vâscozitate depinde de tipul și starea materialului (temperatură și presiune).

Viscozitatea dinamică și viscozitatea cinematică a lichidelor și gazelor, într-o mare măsură, depinde de temperatura. Sa observat că atât scăderea coeficientului de odată cu creșterea temperaturii de cădere de lichid și, invers, crește pe măsură ce temperatura crește - pentru gaze. Spre deosebire de această dependență poate fi explicată prin natura fizică a interacțiunii moleculelor în lichidele picaturii gazele.

Semnificația fizică

Din punctul de vedere al teoriei cinetice moleculare a fenomenului gazelor vâscozității constă în faptul că mediul în mișcare datorită mișcării aleatoare a moleculelor are loc de straturi aliniate cu viteze diferite. Astfel, în cazul în care primul strat într-o direcție se deplasează mai repede decât adiacent la acesta un al doilea strat, primul strat al doilea se deplasează molecula mai repede, și vice-versa.

Prin urmare, primul strat tinde să accelereze mișcarea celui de al doilea strat, iar al doilea - pentru a încetini mișcarea prima. Astfel, cantitatea totală de mișcare a primului strat va scădea, iar al doilea - pentru a crește. Schimbarea rezultată din această cantitate de mișcare este caracterizată printr-un coeficient de vâscozitate la gaze.

Picaturii spre deosebire de gazele, frecarea internă într-o măsură mai mare prin acțiunea forțelor intermoleculare. Și, deoarece distanța dintre moleculele picăturii de lichid este mică în comparație cu mediile gazoase, moleculare forțele de interacțiune în timp ce - semnificative. Moleculele de lichid, precum și molecule de solide, variind în apropierea punctelor de echilibru. Cu toate acestea, în lichide, aceste dispoziții nu sunt staționare. După o anumită perioadă de timp, molecula lichid brusc într-o nouă poziție. În același timp, în care poziția moleculelor în lichidul nu se schimba, timpul a numit-o „viață stabilit“.

forțe intermoleculare depind semnificativ de tipul de lichid. În cazul în care vâscozitatea substanței este mică, aceasta se numește „curgător“, deoarece coeficientul de curgere și vâscozitatea dinamică a fluidului - este invers proporțională. In schimb, un material cu vâscozitate ridicată poate avea o duritate mecanică, așa cum, de exemplu, rășină. Vâscozitatea substanței depinde în timp ce în mod semnificativ compoziția impurităților și cantitățile acestora și temperatura. Cu creșterea temperaturii cantității timpului „de viață sedentar“ este redusă, crescând astfel viscozitatea scade fluid și mobilitatea unei substanțe.

Fenomenul de viscozitate, precum și alte fenomene de transport moleculare (difuziune și conductivitate termică) este un proces ireversibil care duce la realizarea o stare de echilibru corespunzător entropia maximă și minimă de energie liberă.