De dynamische viscositeit van het fluïdum. Wat is de fysische en mechanische betekenis?

De vloeistof wordt gedefinieerd als het fysieke lichaam, het vermogen om zijn vorm op een willekeurig klein beïnvloeden te veranderen. Gewoonlijk zijn er twee hoofdtypen van vloeistoffen en gassen druppelen. Druppel fluïdum - een fluïdum in de gebruikelijke zin: water, kerosine, olie enzovoort. Gasvormige fluïda - gassen die onder normale omstandigheden, bijvoorbeeld gasvormige stoffen zoals lucht, stikstof, propaan, zuurstof.

Deze verbindingen verschillen qua molecuulstructuur en het type van de interactie van moleculen met elkaar. Echter, vanuit het oogpunt van de mechanica, ze zijn continue media. En omdat dit, want zij werden enkele gemeenschappelijke mechanische eigenschappen: dichtheid en soortelijk gewicht; en basische fysische eigenschappen: samendrukbaarheid, thermische uitzetting, treksterkte, sterkte van oppervlaktespanning en viscositeit.

Onder viscositeit verstaan een eigenschap van een vloeistof resist glijden of schuiven de lagen aan elkaar. De kern van het concept is het optreden van wrijvingskrachten tussen de verschillende lagen in het fluïdum tijdens hun relatieve beweging. Onderscheid tussen het begrip "dynamische viscositeit van het fluïdum" en "kinetische viscositeit". Vervolgens neemt een kijkje, wat is het verschil tussen deze begrippen.

Basisbegrippen en dimensie

Viskeuze kracht F, welke uit bewegen ten opzichte van elkaar aangrenzende lagen van de gegeneraliseerde fluïdum rechtstreeks evenredig met de snelheid van de lagen en hun contactgebied S. Deze kracht werkt in een richting loodrecht op de beweging en uitgedrukt in Newton vergelijking is analytisch

F = pS (AV) / (An),

waarbij (AV) / (An) = GV - de snelheidsgradiënt in de richting loodrecht op de bewegende segmenten.

De proportionaliteit coëfficiënt μ - de dynamische viscositeit, of gewoon viscositeit gegeneraliseerde vloeistof. Uit de vergelijkingen van Newton is het

μ = F / (S ∙ GV).

In het fysieke meetsysteem eenheid viscositeit gedefinieerd als de viscositeit van het medium, waarbij ten eenheid snelheidsgradient GV = 1 cm / seconde per vierkante centimeter van de laag wrijvingskracht handelingen 1 dyne. Dienovereenkomstig wordt de afmeting van het apparaat in dit systeem uitgedrukt in dyne ∙ en ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Deze maatregel wordt een dynamische viscositeit poise (P).

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

Toepassen en kleinere eenheden, te weten: P1 = 100 centipoise (cps) = 1000 mPas (millipuaz) = 1000000 INC (mikropuaz). In het technische systeem voor de eenheid van de viscositeitswaarde die kgf ∙ met ∙ m ^ (- 2).

In het internationale eenheid viscositeit gedefinieerd als de viscositeit van het medium, waarbij ten eenheid snelheidsgradient GV = 1 m / s tot 1 m per vierkante meter van de vloeistoflaag werkende wrijvingskracht van 1 N (Newton). De afmeting waarden van μ in het SI wordt uitgedrukt in kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ met (- 1).

Verdere kenmerken zoals de dynamische viscositeit vloeistof ingebracht concept de verhouding van de kinematische viscositeit coëfficiënt p de vloeistofdichtheid. De waarde van de kinematische viscositeit, gemeten in Stokes (1 Class = 1 cm ^ (2) / c).

De viscositeitscoëfficiënt numeriek gelijk aan het aantal verkeer in een richting uitgevoerd in de bewegende gas per tijdseenheid loodrecht op de beweging per oppervlakte-eenheid wanneer de bewegingssnelheid verschilt per eenheid van de snelheid in het gas afgescheiden lagen per lengte-eenheid. Viscositeitscoëfficiënt afhankelijk van de soort en toestand van het materiaal (temperatuur en druk).

Dynamische viscositeit en de kinematische viscositeit van vloeistoffen en gassen, in grote mate afhangen van de temperatuur. Er werd vastgesteld dat zowel de coëfficiënt af met toenemende temperatuur dalen vloeistof en, omgekeerd, toeneemt wanneer de temperatuur stijgt - voor gassen. Unlike deze afhankelijkheid kan worden verklaard door de fysieke aard van de interactie van moleculen in de druppel vloeistoffen en gassen.

De fysische betekenis

Vanuit het oogpunt van de moleculaire kinetische gassen viscositeit fenomeen ligt in het feit dat het bewegende medium vanwege de willekeurige beweging van moleculen vindt uitlijningslagen met verschillende snelheden. Dus als de eerste laag in een richting sneller dan de aangrenzende bewegende daaraan een tweede laag, de eerste laag van de tweede bewegende sneller molecuul en vice versa.

Daarom is de eerste laag de neiging om de beweging van de tweede laag en de tweede versnelling - de beweging van de eerste vertragen. Derhalve zal de totale hoeveelheid beweging van de eerste laag te verlagen, en de tweede - toeneemt. De resulterende verandering in de hoeveelheid beweging wordt gekenmerkt door een viscositeitscoëfficiënt gassen.

De druppel tegenstelling gassen, de inwendige wrijving van een grotere mate door de werking van intermoleculaire krachten. En, aangezien de afstand tussen de moleculen van de vloeibare druppel is klein in vergelijking met de gasvormige omgeving, de moleculaire interactie krachten tijdens - significant. De moleculen van de vloeistof, alsook moleculen van vaste stoffen varieert bij de evenwichtspunten. Echter, in vloeistoffen, deze bepalingen zijn niet stilstaat. Na een bepaalde tijd de vloeistof molecule abrupt naar een nieuwe positie. Op hetzelfde moment, waarin de positie van de moleculen in de vloeistof niet verandert, wordt de tijd noemde het "vaste leven".

Intermoleculaire krachten aanzienlijk afhankelijk van het type vloeistof. Indien de viscositeit van de stof klein is, wordt het genoemd "vloeibaar", zoals de stromingscoëfficiënt en de dynamische viscositeit van het fluïdum - omgekeerd evenredig. Omgekeerd kan een materiaal met een hoge viscositeit een mechanische hardheid, bijvoorbeeld, hars. De viscositeit van de substantie terwijl aanzienlijk afhankelijk van de samenstelling van de verontreinigingen en de hoeveelheden en de temperatuur. Bij toenemende temperatuur de hoeveelheid "zittend leven" de tijd wordt verminderd, waardoor de fluïdum viscositeit afneemt en de mobiliteit van een verhogende stof.

Het fenomeen van viscositeit, alsook andere moleculaire transportverschijnselen (diffusie en thermische geleidbaarheid) is een onomkeerbaar proces dat leidt tot het bereiken van een evenwichtstoestand overeenkomt met de maximale entropie en vrije energie minimum.