La viscositat dinàmica del fluid. Quin és el seu significat físic i mecànic?

El líquid es defineix com el cos físic, la capacitat de canviar la seva forma en una arbitràriament petita influència en ell. En general, hi ha dos tipus principals de líquids i gasos de degoteig. el fluid de degoteig - un fluid en el sentit habitual: aigua, oli de querosè, oli i així successivament. fluids gasosos - gasos que en condicions normals són, per exemple, substàncies gasoses com ara aire, nitrogen, propà, oxigen.

Aquests compostos difereixen en la seva estructura molecular i el tipus de la interacció de les molècules entre si. No obstant això, des del punt de vista de la mecànica, que són els mitjans de comunicació contínua. I a causa d'això, perquè ells van identificar algunes característiques mecàniques comunes: densitat i gravetat específica; i bàsics propietats físiques: compressibilitat, expansió tèrmica, resistència a la tracció, la força de la tensió superficial i la viscositat.

Sota viscositat entendre una propietat d'una substància líquida resistir lliscament o canviar les seves capes entre si. L'essència del concepte és l'aparició de forces de fricció entre les diferents capes dins del fluid durant el seu moviment relatiu. Distingir entre el concepte de "viscositat dinàmica del fluid" i el seu "viscositat cinètica". A continuació, fer una ullada més de prop, ¿quina és la diferència entre aquests conceptes.

Conceptes bàsics i dimensió

força viscosa F, que sorgeix de moure un amb relació a altres capes adjacents del fluid generalitzada és directament proporcional a la velocitat de les capes i la seva àrea de contacte S. Aquesta força actua en una direcció perpendicular al moviment, i s'expressa en l'equació de Newton és analíticament

F = mu S (? V) / (Delta n),

on (? V) / (Delta n) = GV - el gradient de velocitat en la direcció normal als segments mòbils.

El coeficient de proporcionalitat μ - és la viscositat dinàmica, viscositat o líquid simplement generalitzada. A partir de les equacions de Newton és

μ = F / (S ∙ GV).

A la unitat de sistema de mesura física de viscositat es defineix com la viscositat del medi, en el qual en la unitat de velocitat de gradient GV = 1 cm / seg per centímetre quadrat de la capa de fricció actua la força en 1 dina. En conseqüència, la dimensió de la unitat en aquest sistema s'expressa en dines ∙ s ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Aquesta mesura es diu un equilibri viscositat dinàmica (P).

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

Aplicar i unitats més petites, és a dir: P 1 = 100 centipoises (cps) = 1000 mPas (millipuaz) = 1.000.000 INC (mikropuaz). En el sistema de tècnica per a la unitat del valor de viscositat tenint kgf ∙ amb ∙ m ^ (- 2).

A la unitat de sistema internacional de viscositat es defineix com la viscositat del medi, en el qual en la unitat de gradient de velocitat GV = 1 m / s a 1 m per metre quadrat de la capa que actua la força de fricció de líquid d'1 N (Newton). Els valors de la dimensió de μ en el SI s'expressa en kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ amb (- 1).

Altres característiques com ara el concepte líquid viscositat dinàmica introduït com la relació entre el coeficient de viscositat cinemàtica mu a la densitat del fluid. El valor de la viscositat cinemàtica mesura Stokes (primera classe = 1 cm ^ (2) / c).

El coeficient de viscositat és numèricament igual a la quantitat de trànsit transportat al gas en moviment per unitat de temps en una direcció perpendicular al moviment, per unitat d'àrea, quan la velocitat de moviment difereix per unitat de velocitat a les capes de gas separades per unitat de longitud. coeficient de viscositat depèn del tipus i estat del material (temperatura i pressió).

La viscositat dinàmica i la viscositat cinemàtica de líquids i gasos, en gran mesura depenen de la temperatura. Es va observar que tant la disminució coeficient amb l'augment de la temperatura per deixar caure líquid i, al revés, augmenta a mesura que la temperatura s'eleva - per als gasos. A diferència d'aquesta dependència es pot explicar per la naturalesa física de la interacció de molècules en els líquids de les gotetes i gasos.

El significat físic

Des del punt de vista de la teoria cinètica molecular dels gasos fenomen viscositat rau en el fet que el mitjà que es mou a causa del moviment aleatori de les molècules es produeix capes d'alineació de diferents velocitats. Així, si la primera capa en una direcció de moviment més ràpid que l'adjacent a la mateixa una segona capa, la primera capa de la segona molècula de moviment més ràpid, i viceversa.

Per tant, la primera capa tendeix a accelerar el moviment de la segona capa, i el segon - per alentir el moviment de la primera. Per tant, la quantitat total de moviment de la primera capa es reduirà, i el segon - a augmentar. El canvi resultant en aquesta quantitat de moviment es caracteritza per un coeficient de viscositat als gasos.

La goteta a diferència dels gasos, la fricció interna d'un major grau per l'acció de forces intermoleculars. I, ja que la distància entre les molècules de la goteta de líquid és petita en comparació amb els entorns gasosos, les forces d'interacció moleculars mentre que - significatius. Les molècules del líquid, així com molècules de sòlids, que van prop dels punts d'equilibri. No obstant això, en els líquids, aquestes disposicions no són estacionàries. Després d'un cert període de temps la molècula de líquid bruscament en una nova posició. Alhora, durant el qual la posició de les molècules en el líquid no canvia, el temps ho va cridar "vida sedentària".

Les forces intermoleculars depenen significativament del tipus de líquid. Si la viscositat de la substància és petit, es diu "fluid", ja que el coeficient de flux i la viscositat dinàmica del fluid - és inversament proporcional. Al revés, un material amb una alta viscositat pot tenir una duresa mecànica, com, per exemple, resina. La viscositat de la substància depèn mentre significativament sobre la composició de les impureses i les seves quantitats i de la temperatura. Amb l'augment de temperatura de la quantitat de temps "vida sedentària" es redueix, augmentant amb això que disminueixi la viscositat del fluid i la mobilitat d'una substància.

El fenomen de la viscositat, així com altres fenòmens de transport moleculars (difusió i conductivitat tèrmica) és un procés irreversible que condueix a la consecució d'un estat d'equilibri corresponent a la màxima entropia i el mínim d'energia lliure.