La viscosità dinamica del fluido. Qual è il suo significato fisico e meccanico?

Il liquido è definita come il corpo fisico, la capacità di cambiare la sua forma a un arbitrariamente piccola influenza su di esso. Generalmente ci sono due tipi principali di liquidi e gas gocciolamento. Gocciolamento fluido – un fluido nel senso comune: acqua, kerosene, olio e così via. fluidi gassosi – gas che in condizioni normali sono, per esempio, sostanze gassose come aria, azoto, propano, ossigeno.

Questi composti differiscono nella struttura molecolare e tipo di interazione di molecole con l'altro. Tuttavia, dal punto di vista della meccanica, sono mezzi continui. E a causa di questo, per hanno identificato alcune caratteristiche meccaniche comuni: densità e peso specifico; e di base fisiche: compressibilità, dilatazione termica, resistenza alla trazione, resistenza di tensione superficiale e la viscosità.

Sotto viscosità comprendere una proprietà di una sostanza liquida resist scorrevoli o spostare i suoi strati tra loro. L'essenza del concetto è la presenza di forze di attrito tra i diversi strati all'interno fluido durante il loro moto relativo. Distinguere tra il concetto di "viscosità dinamica del fluido" e la sua "viscosità cinetica". Avanti, prendere uno sguardo più attento, qual è la differenza tra questi concetti.

Concetti di base e dimensione

forza viscosa F, che nasce dal muoversi uno rispetto all'altro strati adiacenti del fluido generalizzata è direttamente proporzionale alla velocità degli strati e la loro area di contatto S. Questa forza agisce in una direzione perpendicolare al movimento, ed espressa nell'equazione Newton è analiticamente

F = mS (DV) / (AN),

dove (DV) / (AN) = GV – il gradiente di velocità nella direzione normale ai segmenti in movimento.

Il coefficiente di proporzionalità μ – è la viscosità dinamica, o semplicemente viscosità generalizzata fluido. Da equazioni di Newton è

μ = F / (S ∙ GV).

Nell'unità sistema di misura fisica di viscosità definita come la viscosità del mezzo, in cui a unità gradiente di velocità GV = 1 cm / sec per centimetro quadrato di strato agisce la forza di attrito in 1 dyne. Di conseguenza, la dimensione dell'unità in questo sistema è espresso in dine ∙ s ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Questa misura è chiamato una viscosità dinamica poise (P).

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

Applicare e piccole unità, cioè: P 1 = 100 centipoise (cps) = 1000 mPas (millipuaz) = 1000000 INC (mikropuaz). Nel sistema tecnico per l'unità del valore di viscosità prendendo kgf ∙ ∙ con m ^ (- 2).

Nell'unità sistema internazionale di viscosità definita come la viscosità del mezzo, in cui a unità gradiente di velocità GV = 1 m / s ad 1 m per metro quadrato di strato recitazione forza di attrito liquido di 1 N (Newton). I valori dimensionali μ nel SI è espresso in kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ con (- 1).

Ulteriori caratteristiche, quali la viscosità del liquido concetto dinamico introdotto come il rapporto tra il coefficiente di viscosità cinematica u alla densità del fluido. Il valore della viscosità cinematica misurata a Stokes (1a classe = 1 cm ^ (2) / c).

Il coefficiente di viscosità è numericamente uguale al numero di traffico trasportato nel gas di movimento per unità di tempo in una direzione perpendicolare al movimento, per unità di superficie quando la velocità di movimento differisce per unità di velocità negli strati separati di gas per unità di lunghezza. coefficiente di viscosità dipende dal tipo e stato del materiale (temperatura e pressione).

viscosità dinamica e la viscosità cinematica di liquidi e gas, in gran parte dipendono dalla temperatura. È stato notato che sia la diminuzione coefficiente all'aumentare della temperatura per far cadere liquido e, viceversa, aumenta all'aumentare della temperatura aumenta – per i gas. A differenza di questa dipendenza può essere spiegato dalla natura fisica della interazione delle molecole nei liquidi e gas gocciolina.

Il significato fisico

Dal punto di vista della teoria cinetica molecolare del fenomeno gas viscosità consiste nel fatto che il mezzo di spostamento dovuto al movimento casuale delle molecole avviene strati di allineamento di velocità diverse. Pertanto, se il primo strato in una direzione muoversi più velocemente rispetto alla adiacente ad esso un secondo strato, il primo strato del secondo movimento molecola più veloce, e viceversa.

Pertanto, il primo strato tende ad accelerare il movimento del secondo strato, e la seconda – per rallentare il movimento del primo. Così, la quantità totale di movimento del primo strato diminuirà, e la seconda – ad aumentare. Conseguente cambiamento in questa quantità di moto è caratterizzata da un coefficiente di viscosità a gas.

La gocciolina differenza gas, l'attrito interno in misura maggiore dall'azione delle forze intermolecolari. E, poiché la distanza tra le molecole del liquido gocciolina è piccolo in confronto con gli ambienti gassosi, le forze di interazione molecolari mentre – significativi. Le molecole del liquido, e anche molecole di solidi, che vanno in prossimità dei punti di equilibrio. Tuttavia, in liquidi, tali disposizioni non sono stazionarie. Dopo un certo periodo di tempo molecola liquida bruscamente in una nuova posizione. Allo stesso tempo, durante il quale la posizione delle molecole nel liquido non cambia, il tempo ha definito "vita sedentaria".

forze intermolecolari dipendono significativamente dal tipo di liquido. Se la viscosità della sostanza è piccola, si chiama "flowable", come coefficiente di flusso e la viscosità dinamica del fluido – è inversamente proporzionale. Al contrario, un materiale ad elevata viscosità può avere una durezza meccanica, come, per esempio, resina. La viscosità della sostanza dipende mentre significativamente sulla composizione delle impurità e la loro quantità e la temperatura. Con l'aumentare della temperatura la quantità di tempo "vita sedentario" si riduce, aumentando così le diminuzioni della viscosità del fluido e la mobilità di una sostanza.

Il fenomeno di viscosità, così come altri fenomeni di trasporto molecolare (diffusione e conducibilità termica) è un processo irreversibile che porta alla realizzazione di uno stato di equilibrio corrispondente alla massima entropia e minima energia libera.