Dinamička viskoznost tekućine. Kakvo je njezino fizičko i mehaničko značenje?
Tekućina je definirana kao fizičko tijelo,Sposoban je mijenjati svoj oblik arbitrarno malim utjecajem na nju. Obično se razlikuju dvije glavne vrste tekućina: kapanje i plin. Tekućine za kapanje su tekućine u uobičajenom smislu: voda, kerozin, ulje, ulje i tako dalje. Plinovite tekućine su plinovi koji su pod normalnim uvjetima, na primjer, plinovite tvari, kao što su zrak, dušik, propan, kisik.
Ove tvari se razlikuju u molekulamastrukture i vrste interakcije molekula jedna s drugom. Međutim, s gledišta mehanike, oni su kontinuirani mediji. Zbog toga su za njih određene uobičajene mehaničke karakteristike: gustoća i specifična gravitacija; kao i osnovna fizička svojstva: kompresibilnost, ekspanzija temperature, vlačna čvrstoća, sile površinske napetosti i viskoznost.
Viskozitet znači vlasništvo tekuće supstanceDa se oduprijeti klizanju ili smicanju svojih slojeva međusobno. Bit ovog koncepta sastoji se u pojavljivanju sile trenja između različitih slojeva unutar tekućine u njihovom relativnom gibanju. Razlikovati pojmove "dinamičke viskoznosti tekućine" i njezinu "kinetičku viskoznost". Zatim, razmotrimo što je razlika između ovih pojmova.
Osnovni pojmovi i dimenzija
Unutarnja sila trenja F koja nastaje izmeđuse kreće u odnosu na svaki drugi susjedni slojevi generalizirani tekućine izravno je proporcionalna brzini slojeva i njihove kontaktne površine S. Ova sila djeluje u smjeru koji je okomit na gibanje, te izražena u Newton jednadžba analitički
F = μS (ΔV) / (Δn),
gdje je (ΔV) / (Δn) = GV gradijent brzine u smjeru normalnog prema pokretnim slojevima.
Koeficijent proporcionalnosti μ je dinamička viskoznost ili jednostavno viskoznost generalizirane tekućine. Iz Newtonove jednadžbe jednak je
μ = F / (S ∙ GV).
U fizičkom mjernom sustavu, jedinica viskoznostidefinira se kao viskoznost medija u kojem, za jednosmjerni gradijent brzine GV = 1 cm / s, na svakom kvadratnom centimetru sloja djeluje sila trenja od 1 dyne. U skladu s tim, dimenzija jedinice u danom sustavu izražava se u din ∙ sec ∙ cm ^ (-2) = r ∙ cm ^ (-1) ∙ sec ^ (-1).
Ova jedinica dinamičke viskoznosti naziva se ravnoteža (P).
1 P = 0,1 Pa ∙ s = 0,0102 kgf ∙ s ∙ m ^ (- 2).
Također se koriste manje jedinice, naime: 1 P = 100 cps (centipoise) = 1000 mP (millipose) = 1000000 mc (mikroimpazija). U tehničkom sustavu, za jedinicu viskoznosti, uzmite vrijednost kgs ∙ s ∙ m ^ (- 2).
U međunarodnom sustavu viskoznostdefinira se kao viskoznost medija u kojem se na svakom kvadratnom metru tekućeg sloja djeluje sila trenja od 1 N (newton) pri jednoj brzini gradijenta GV = 1 m / s po 1 m. Dimenzija vrijednosti μ u SI sustavu izražava se u kg ∙ m ^ (-1) ∙ c ^ (-1).
Uz takve karakteristike kao dinamičkiviskoznost, za tekućine, koncept kinematičke viskoznosti uveden je kao omjer koeficijenata μ prema gustoći tekućine. Vrijednost koeficijenta kinematičke viskoznosti mjeri se u Stokesu (Ist = 1 cm2 (2) / s).
Koeficijent viskoznosti je brojčano jednak brojuprometa odvija u pokretnog plina u jedinici vremena u smjeru okomito na kretanje po jedinici površine, kada je brzina kretanja se razlikuje po jedinici brzine plina u slojeve razdvoji po jedinici duljine. Koeficijent viskoznosti ovisi o vrsti i stanju tvari (temperaturi i tlaku).
Dinamička viskoznost i kinematička viskoznosttekućine i plinovi su jako ovisni o temperaturi. Zabilježeno je da se oba ova koeficijenta smanjuju s povećanjem temperature za ispuštanje tekućina i, obrnuto, povećavaju se s porastom temperature za plinove. Razlika ove ovisnosti može se objasniti fizikalnom prirodom interakcije molekula u ispuštanju tekućina i plinova.
Fizički smisao
S gledišta molekularno-kinetičke teorije,fenomen viskoznosti za plinove leži u činjenici da se u pokretnom mediju, zbog kaotičnog gibanja molekula, izjednačavaju brzine različitih slojeva. Dakle, ako se prvi sloj pomiče u određenom smjeru brže od drugog sloja koji je pored nje, tada od prvog sloja do drugog prolaze brže molekule i obrnuto.
Stoga, prvi sloj nastoji ubrzati pokretdrugi sloj, a drugi - usporiti kretanje prvog. Dakle, ukupna količina kretanja prvog sloja će se smanjiti, a druga će se povećati. Dobivena promjena u količini gibanja karakterizirana je koeficijentom viskoznosti za plinove.
U ispuštanju tekućina, za razliku od plinova,Unutarnje trenje u velikoj mjeri određuje djelovanje intermolekularnih sila. A budući da su udaljenosti između molekula tekućine koja se ispušta male u usporedbi s plinovitim medijima, interakcijske sile molekula su značajne u isto vrijeme. Molekule tekućine, kao i molekule krutih tvari, mijenjaju se blizu položaja ravnoteže. Međutim, u tekućinama ove pozicije nisu stacionarne. Nakon određenog vremena, molekula tekućine naglo se mijenja u novu poziciju. U tom slučaju, vrijeme tijekom kojeg se položaj molekule u tekućini ne mijenja nazivaju se vrijeme svog "naseljenog života".
Sile intermolekularne interakcije značajnoovise o vrsti tekućine. Ako je viskoznost tvari je mala, to se zove „sipka”, koeficijent protoka i dinamičke viskoznosti tekućine - obrnuto je proporcionalan. Suprotno tome, tvari s visokim koeficijentom viskoziteta mogu imati mehaničku tvrdoću, poput smole. Viskoznost tvari u biti ovisi o sastavu nečistoća i njihovoj količini i temperaturi. S povećanjem temperature smanjuje se vremenska vrijednost "namještene životne", zbog čega se mobilnost tekućine povećava i viskoznost tvari se smanjuje.
Fenomen viskoznosti, poput ostalih fenomenamolekulska prijevoza (difuzija i toplinska vodljivost) je ireverzibilni proces koji dovodi do postizanja ravnotežnom stanju odgovara maksimalnoj entropije i slobodnog minimum energije.
</ p>
