Dinamična viskoznost tekočine. Kakšen je njegov fizični in mehanski pomen?

Tekočina je opredeljena kot fizično telo, ki je sposobno spremeniti svojo obliko s poljubno majhnim vplivom na to. Običajno se razlikujeta dve glavni vrsti tekočin: kapljanje in plinasto. Tekoče tekočine so tekoče v običajnem pomenu: voda, kerozin, olje, olje in tako naprej. Plinaste tekočine so plini, ki so v normalnih pogojih plinaste snovi, kot so zrak, dušik, propan, kisik.

Te snovi se razlikujejo po molekularni strukturi in medsebojni interakciji molekul. Vendar pa so s stališča mehanike kontinuirni mediji. Zaradi tega je za njih opredeljenih nekaj splošnih mehanskih značilnosti: gostota in specifična težnost - pa tudi osnovna fizične lastnosti: stisljivost, toplotni raztezek, natezna trdnost, trdnost površinska napetost in viskoznost.

Z viskoznostjo mislimo na lastnost tekoča snov Da bi se odzvali zdrsu ali striženju svojih plasti glede na druge. Bistvo tega koncepta je v videzu torne sile med različnimi sloji znotraj tekočine, ko se premikajo relativno. Razlikujemo med pojmoma "dinamična viskoznost tekočine" in njeno "kinetično viskoznost". Nato podrobneje razmislimo, kakšna je razlika med temi pojmi.

Osnovni koncepti in dimenzije

Viskozna sila F, ki se pojavi premikajo neodvisno drug drugemu sosednjima slojema posplošenega tekočine je neposredno sorazmerna s hitrostjo slojev in njihove stične površine S. Ta sila deluje v smeri pravokotno na gibanje in izražena v je Newton enačba analitično

F = mu-S (ΔV) / (Δn),

kjer je (ΔV) / (Δn) = GV gradient hitrosti v smeri normale do gibljivih plasti.

Koeficient sorazmernosti je dinamična viskoznost ali preprosto viskoznost posplošene tekočine. Iz Newtonove enačbe je enako

mu- = F / (S ∙ GV).

Pri merjenju enote fizični viskoznosti opredeljena kot viskoznosti medija, v katerem je enota hitrost gradientno GV = 1 cm / s na kvadratni centimeter plasti trenja dejanj sila v 1 din. Ustrezno, dimenzija enote v danem sistemu je izražena v dyn ∙ sek ∙ cm ^ (-2) = r × cm ^ (-1) ∙ sec ^ (-1).

Ta enota dinamične viskoznosti se imenuje poise (P).

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

Uporabljajo se tudi manjše enote, in sicer: 1 P = 100 cps (centipoise) = 1000 mP (millipose) = 1000000 mc (microimpase). V tehničnem sistemu za enoto viskoznosti vzemite vrednost kgs ∙ s ∙ m ^ (- 2).

V mednarodni sistemski enoti viskoznosti opredeljena kot viskoznosti medija, v katerem je enota hitrost gradientno GV = 1 m / s do 1 m na kvadratni meter tekoče plasti, ki deluje sila trenja 1N (Newton). Dimenzija količine mu- SI sistem je izražena v kg ∙ m ^ (-1) ∙ c ^ (-1).

Poleg takih značilnosti kot dinamične viskoznosti se za tekočine uvede koncept kinematične viskoznosti kot razmerje koeficienta mu je gostota tekočine. Vrednost koeficienta kinematične viskoznosti se meri v Stokesu (Ist = 1 cm2 (2) / s).

Koeficient viskoznost je številčno enako številu prometa opravi v gibanje plina v časovni enoti, v smeri pravokotno na gibanje, na enoto površine, ko hitrost pretoka razlikuje na enoto hitrosti v plasti plina ločimo na dolžinsko enoto. Koeficient viskoznosti odvisno od narave in stanja snovi (temperatura in tlak).

Dinamična viskoznost in kinematična viskoznost tekočin in plinov sta zelo odvisna od temperature. Ugotovljeno je bilo, da se oba ta koeficienta zmanjšata s povečano temperaturo za spuščanje tekočin in, nasprotno, povečata s povečano temperaturo plinov. Razliko te odvisnosti lahko razložimo s fizično naravo interakcije molekul v kapljicah tekočin in plinov.

Fizični smisel

Z vidika molekularno-kinetične teorije se pojav viskoznosti plinov sestoji iz dejstva, da se v gibajočem mediju, zaradi kaotičnega gibanja molekul, izenačijo hitrosti različnih plasti. Tako se, če se prvi sloj premakne v določeni smeri hitreje od druge plasti, ki leži blizu nje, nato od prve plasti do drugega prehaja hitrejše molekule in obratno.

Zato prvi sloj nagiba k pospešitvi gibanja drugega sloja, drugi pa upočasni gibanje prvega. Tako se bo skupni znesek gibanja prvega sloja zmanjšal, drugi pa se bo povečal. Za posledično spremembo v količini gibanja je značilen koeficient viskoznosti za pline.

V kapljicah, za razliko od plinov, notranji trenje v veliki meri določa delovanje intermolekularnih sil. In ker so razdalje med molekulami kapljične tekočine majhne v primerjavi s plinastimi mediji, so sile medsebojnega delovanja molekul istočasno pomembne. Molekule tekočine, kot tudi molekule trdnih snovi, nihajo v bližini ravnotežij. Vendar pa te tekočine v tekočinah niso mirne. Po določenem času se tekoča molekula nenadoma spremeni v nov položaj. V tem primeru se čas, ko se položaj molekule v tekočini ne spremeni, imenuje čas njegovega "poravnane življenja".

Sile intermolekularne interakcije so odvisne predvsem od vrste tekočine. Če je viskoznost snovi majhna, jo imenujemo »tekočina«, saj sta koeficient donosa in dinamična viskoznost tekočine obratno sorazmerni. Nasprotno, snovi z visoko viskoznostjo lahko imajo mehansko trdoto, kot je smola. Viskoznost snovi je v bistvu odvisna od sestave nečistoč in njihove količine ter temperature. Pri naraščajoči temperaturi se časovna vrednost "ustaljene življenjske dobe" zmanjša, zaradi česar se mobilnost giblje in viskoznost snovi zmanjšuje.

Pojav viskoznosti, kot tudi drugih pojavov molekulsko transportnih (difuzija in toplotno prevodnost) je nepovraten proces, ki vodi k doseganju ravnotežno stanje, ki ustreza največji entropije in najmanj prostega energije.