A viscosidade dinámica do fluído. Cal é o seu significado físico e mecánico?

O líquido é definido como o corpo físico, a capacidade de modificar a súa forma a unha arbitrariamente pequena influencia sobre el. Normalmente existen dous tipos principais de líquidos e gases goteo. Goteo fluído - un fluído no sentido usual: auga, aceite aceite, aceite e así por diante. fluídos gasosos - gases que en condicións normais son, por exemplo, substancias gasosos, como aire, nitróxeno, propano, osíxeno.

Estes compostos difiren na súa estrutura molecular e tipo de interacción de moléculas co outro. Con todo, desde o punto de vista da mecánica, son medios continua. E por iso, xa identificou algunhas características mecánicas comúns: densidade e gravidade específica; e básicos propiedades físicas: compresibilidade, expansión térmica, resistencia á tracción, resistencia de tensión superficial e viscosidade.

Baixo viscosidade comprender unha propiedade dunha substancia líquida resistir ó deslizamento ou cambiar as súas capas unha á outra. A esencia do concepto é a aparición de forzas de rozamento entre as distintas capas dentro do fluído durante o seu movemento relativo. Distinguir entre o concepto de "viscosidade dinámica do fluído" ea súa "viscosidade cinética". Logo tomar unha mirada máis atento, cal é a diferenza entre estes conceptos.

Conceptos básicos e dimensión

forza viscosa F, que resulta de moverse unhas respecto das outras capas adxacentes do fluído xeneralizada é directamente proporcional á velocidade das capas ea súa área de contacto S. A forza actúa nunha dirección perpendicular ao movemento, e expresado na ecuación Newton é analiticamente

F = PS (AV) / (? N),

onde (? V) / (? n) = GV - o gradiente de velocidade no sentido normal, cos segmentos móbiles.

O coeficiente de proporcionalidade μ - é a viscosidade dinámica, ou viscosidade xeneralizada fluído simplemente. A partir das ecuacións de Newton é

μ = F / (S ∙ GV).

Na unidade de sistema de medición física de viscosidade definida como a viscosidade do medio, en que polo gradiente de velocidade unidade GV = 1 cm / seg por centímetro cadrado de capa actúa forza de atrito en 1 Dine. Por conseguinte, a dimensión da unidade neste sistema é expresada en dines ∙ s ∙ cm ^ (- 2) = R ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Esta medida é denominado un poise viscosidade dinámica (P).

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

Aplicar e unidades máis pequenas, é dicir: P 1 = 100 centipoises (CPS) = 1000 MPAS (millipuaz) = 1000000 INC (mikropuaz). No sistema técnico para a unidade do valor de viscosidade tendo kgf ∙ con ∙ m ^ (- 2).

Na unidade de sistema de viscosidade definida como a viscosidade do medio, en que a unidade de gradiente de velocidade GV = 1 m / s a 1 m por metro cadrado da forza de rozamento actuando capa de líquido de 1 N (Newton). Os valores da dimensión dos μ en SI é expresada en kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ con (- 1).

Outras características, como o concepto líquido viscosidade dinámica introducido como a razón entre o coeficiente de viscosidade cinemática u para a densidade do fluído. O valor da viscosidade cinemática medida en Stokes (1 Clase = 1 cm ^ (2) / C).

O coeficiente de viscosidade é numericamente igual ao número de tráfico transportado no gas en movemento por unidade de tempo, nunha dirección perpendicular ao movemento, por unidade de superficie, cando a velocidade de movemento difire por unidade de velocidade para as capas separadas de gas por unidade de lonxitude. coeficiente de viscosidade depende do tipo e do estado do material (temperatura e presión).

viscosidade dinámica ea viscosidade cinemática de líquidos e gases, en gran medida, dependerá da temperatura. Verificouse que tanto o coeficiente de redución co aumento da temperatura para deixar caer líquido e, inversamente, aumenta a medida que a temperatura sobe - para os gases. A diferenza esta dependencia pode ser explicado pola natureza física da interacción de moléculas nos líquidos de pingas e gases.

O significado físico

Desde o punto de vista da teoría cinética molecular do fenómeno gases viscosidade reside no feito do medio en movemento debido ao movemento aleatorio das moléculas ocorre capas de aliñamento de diferentes velocidades. Así, a primeira capa, nunha dirección en movemento máis rápido que a adxacente ao mesmo dunha segunda capa, a primeira capa de segunda molécula se desprazan máis rápido, e viceversa.

Polo tanto, a primeira capa tende a acelerar o movemento da segunda capa, ea segunda - a retardar o movemento da primeira. Así, a cantidade total de movemento da primeira capa pode diminuír, ea segunda - a aumentar. O cambio resultante neste cantidade de movemento caracterízase por un coeficiente de viscosidade a gases.

A gotícula ao contrario de gases, a fricción interna dun maior grao pola acción das forzas intermoleculares. E, xa que a distancia entre as moléculas de gota de líquido é pequena en comparación cos ambientes gasosos, as forzas de interacción molecular tempo - significativas. As moléculas do líquido, así como moléculas de sólidos, variando preto dos puntos de equilibrio. Con todo, en líquidos, estas disposicións non son estacionarios. Despois dun certo periodo de tempo, a molécula de líquido abruptamente a unha nova posición. Ao mesmo tempo, durante o cal a posición das moléculas no líquido non cambia, o tempo chamou de "vida sedentaria".

forzas intermoleculares dependen considerablemente do tipo de líquido. A viscosidade da substancia é pequena, se chama "fluído", como o coeficiente de caudal ea viscosidade dinámica do fluído - é inversamente proporcional. Por outra banda, un material cunha alta viscosidade pode ter unha dureza mecánica, como, por exemplo, resina. A viscosidade da substancia depende mentres significativamente sobre a composición das impurezas e as súas cantidades ea temperatura. Co aumento da temperatura, a cantidade de tempo "vida sedentario" é reducido, aumentando así a viscosidade diminúa dos fluídos ea mobilidade dunha sustancia.

O fenómeno de viscosidade, así como outros fenómenos de transporte (difusión molecular e condutividade térmica) é un proceso irreversible que conduce á obtención dun estado de equilibrio que corresponde á entropia máximo e mínimo de enerxía libre.