Den dynamiske viskositet af fluidet. Hvad er dens fysiske og mekaniske betydning?

Væsken er defineret som det fysiske legeme, evnen til at ændre sin form på en vilkårligt lille indflydelse på den. Normalt er der to hovedtyper af væsker og gasser drop. Drop fluid - en fluid i sædvanlig forstand: vand, petroleum, olie og så videre. Gasformige væsker - gasser, som under normale betingelser er for eksempel, gasformige stoffer såsom luft, nitrogen, propan, oxygen.

Disse forbindelser afviger i molekylstruktur og typen af interaktionen af molekyler med hinanden. Men fra det synspunkt mekanikere, er de kontinuerlige medier. Og på grund af dette, for de identificerede nogle fælles mekaniske egenskaber: tæthed og vægtfylde; og grundlæggende fysiske egenskaber: sammentrykkelighed, varmeudvidelse, trækstyrke, styrke af overfladespænding og viskositet.

Under viskositet forstå en egenskab af et flydende stof modstå glidende eller flytte sine lag til hinanden. Essensen af konceptet er forekomsten af friktionskræfterne mellem de forskellige lag i væsken under deres relative bevægelse. Skelne mellem begrebet "dynamiske viskositet af væsken" og dens "kinetisk viskositet". Dernæst tager et nærmere kig, hvad er forskellen mellem disse begreber.

Grundlæggende begreber og dimension

Viskos kraft F, som opstår bevæge sig i forhold til hinanden tilstødende lag af den generaliserede fluidum er direkte proportional med hastigheden af lagene og deres kontaktområde S. This kraft virker i en retning vinkelret på bevægelsen, og udtrykkes i Newton ligning er analytisk

F = uS (AV) / (An),

hvor (AV) / (An) = GV - hastighedsgradienten i retningen vinkelret på de bevægelige segmenter.

Proportionalitet koefficienten μ - er den dynamiske viskositet, eller blot viskositet generaliseret fluid. Fra Newtons ligninger er det

μ = F / (S ∙ GV).

I den fysiske målesystem enhed af viskositet defineret som viskositeten af mediet, i hvilket i enhed hastighedsgradient GV = 1 cm / sek pr kvadratcentimeter lag friktions- kraft virker i 1 dyn. Følgelig er dimensionen af enheden i dette system udtrykkes i dyn ∙ s ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Denne foranstaltning kaldes en dynamisk viskositet poise (P).

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

Anvende og mindre enheder, nemlig: P 1 = 100 centipoise (cps) = 1000 mPas (millipuaz) = 1000000 INC (mikropuaz). I det tekniske system for enheden af viskositetsværdien tager kgf ∙ med ∙ m ^ (- 2).

I det internationale system enhed af viskositet defineret som viskositeten af mediet, i hvilket i enhed hastighedsgradient GV = 1 m / s til 1 m per kvadratmeter af væskelaget virkende friktionskraft 1 N (Newton). Dimensionsværdierne af μ i SI udtrykkes i kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ med (- 1).

Yderligere karakteristika såsom den dynamiske væskeviskositet indført konceptet som forholdet mellem den kinematiske viskositet koefficient g til fluiddensiteten. Værdien af den kinematiske viskositet målt i Stokes (1st Class = 1 cm ^ (2) / c).

Viskositeten koefficient er numerisk lig med antallet af trafik båret i det bevægelige gas per tidsenhed i en retning vinkelret på bevægelsen, per arealenhed, når bevægelseshastigheden afviger pr hastighed af gas- lagene adskilles per længdeenhed. Viskositetskoefficienten afhænger af den type og tilstand af materialet (temperatur og tryk).

Dynamisk viskositet og den kinematiske viskositet af væsker og gasser, i vid udstrækning afhænger af temperaturen. Det blev bemærket, at både koefficienten fald med stigende temperatur for slippe væske, og omvendt stiger, når temperaturen stiger - for gasser. Modsætning denne afhængighed kan forklares ved den fysiske natur af interaktionen af molekyler i dråben væsker og gasser.

Den fysiske betydning

Fra synspunktet om den molekylære kinetiske teori for gasser viskositet fænomen ligger i det faktum, at det bevægende middel grund af den tilfældige bevægelse af molekyler forekommer alignment lag af forskellige hastigheder. Hvis således det første lag i en retning, bevæger sig hurtigere end den tilgrænsende dertil et andet lag, det første lag af det andet bevæger sig hurtigere molekyle, og vice versa.

Derfor er det første lag har tendens til at accelerere bevægelsen af det andet lag, og det andet - at bremse bevægelsen af den første. Således vil den samlede bevægelse af det første lag falde, og den anden - at stige. Den resulterende ændring i denne mængde af bevægelse er karakteriseret ved en viskositet koefficient for gasser.

Dråben modsætning gasser, indre friktion i højere grad ved indvirkning af intermolekylære kræfter. Og, da afstanden mellem molekylerne af det flydende dråbe er lille sammenlignet med de gasformige miljøer, de molekylære interaktion kræfter mens - betydelige. Molekylerne ifølge væske, samt molekyler af faste stoffer, der spænder nær ligevægtspunkter. Men i væsker, disse bestemmelser er ikke stationær. Efter en vis tidsperiode væskemolekyle brat til en ny position. Samtidig, i løbet af hvilken positionen af molekylerne i væsken ikke ændres, den tid kaldte det "fast liv".

Intermolekylære kræfter i høj grad afhænge af typen af væske. Hvis viskositeten af stoffet er lille, kaldes det "flydbare" som strømningskoefficienten og den dynamiske viskositet af fluidet - er omvendt proportional. Omvendt kan et materiale med en høj viskositet have en mekanisk hårdhed, som for eksempel harpiks. Viskositeten af stoffet afhænger mens væsentligt af sammensætningen af urenhederne og deres beløb og temperaturen. Med stigende temperatur reduceres den mængde "stillesiddende liv" tid, hvilket øger fluid falder viskositet og mobiliteten af et stof.

Fænomenet viskositet, samt andre molekylære transportfænomener (diffusions- og termisk ledningsevne) er en irreversibel proces, der fører til opnåelsen af en ligevægtstilstand svarer til den maksimale entropi og fri energi minimum.