Kinemātiskā viskozitāte. Šķidrumu un gāzu mehānika

Kinemātiskā viskozitāte ir visu gāzes un šķidruma barjeru pamatelements. Šis indikators ir galvenais, lai noteiktu kustīgo cieto vielu un slodzes, ar ko tie saskaras, vilkšanu. Kā zināms, mūsu pasaulē jebkura kustība notiek gaisa vai ūdens vidē. Šajā gadījumā kustīgajām virsmām vienmēr ietekmē spēki, kuru vektors ir pretstats objektu kustības virzienam. Attiecīgi, jo lielāka vide ir kinemātiskā viskozitāte, jo spēcīgāka ir cietā slodze. Kāda ir šī šķidrumu un gāzu īpašība ?

Kinemātiskā viskozitāte, kas definēta kā iekšējā berze, ir saistīta ar to materiālu molekulu momentpunkta pārnesi, kas ir perpendikulāri kustības virzienam tās slāņos ar dažādiem ātrumiem. Piemēram, šķidrumos katra no struktūrvienībām (molekulām) no visām pusēm ir ieskauts tuvāko kaimiņu tuvumā, kas atrodas apmēram tādā attālumā, kas ir vienāds ar to diametru. Katra molekula svārstās ap tā saukto līdzsvara stāvokli, bet, iegūstot impulsu no kaimiņiem, tas strauji paceļas jaunā svārstību centra virzienā. Katru otro reizi katrai šādai materiāla struktūrvienībai ir laiks nomainīt apmēram simt miljonu reižu tā norēķinu vietu, no vienas līdz simtiem tūkstošu svārstību. Protams, jo spēcīgāka ir šāda molekulārā mijiedarbība, jo mazāka ir katras struktūrvienības mobilitāte un attiecīgi lielāka ir vielas kinemātiskā viskozitāte.

Ja pastāvīgie ārējie spēki iedarbojas uz molekulu no blakus esošajiem slāņiem, tad šajā virzienā daļiņa izmaina vairāk laika noteiktā laika vienībā nekā pretējā virzienā. Tāpēc tā haotiskie klejojumi tiek pārveidoti par pasūtītu kustību ar noteiktu ātrumu atkarībā no spēkiem, kas uz to iedarbojas. Šāda viskozitāte ir raksturīga, piemēram, motoreļļām. Svarīgi arī tas, ka ārējie spēki, kas tiek pielietoti konkrētajai daļiņai, veic darbu pie to slāņu oriģinālā izplatīšanās, caur kuru tiek izspiesta konkrētā molekula. Šāda ietekme galu galā palielina daļiņu termiskās izlases kustību, kas laika gaitā nemainās. Citiem vārdiem sakot, šķidrumiem ir raksturīga vienmērīga plūsma, neraugoties uz pretēji vērstu ārējo spēku pastāvīgu ietekmi, jo tos līdzsvaro materiāla slāņu iekšējā pretestība , kas precīzi nosaka kinemātiskās viskozitātes koeficientu.

Palielinoties temperatūrai, molekulu mobilitāte sāk palielināties, kas noved pie zināmas vielas noklābuma samazināšanās, jo jebkurā karsētā vielā tiek radīti labvēlīgāki apstākļi daļiņu brīvai kustībai pielietotā spēka virzienā. To var salīdzināt ar to, kā cilvēks ir daudz vieglāk izspiest ar nejauši pārvietojas pūļa, nevis ar kustīgu pūli. Polimēru šķīdumiem ir būtiska kinemātiskās viskozitātes indekss, ko mēra Stokes vai Pascal sekundēs. Tas ir saistīts ar ilgu stingri saistītu molekulāro ķēžu klātbūtni to struktūrā. Bet, pieaugot temperatūrai, to viskozitātes indekss strauji samazinās. Nospiežot izstrādājumus no plastmasas, tās pavedienu, dīvaini savstarpēji saistītās molekulas spiežīgi uzņemas jaunu pozīciju.

Gāzu viskozitāte 20 ° C temperatūrā un atmosfēras spiedienā 101,3 Pa ir aptuveni 10 ^-5 Pa * s. Piemēram, gaisa, hēlija, skābekļa un ūdeņraža kinemātiskā viskozitāte šādos apstākļos būs vienāda ar 1,82 * 10 ^-5 ; 1,96 * 10 ^-5 ; 2.02 * 10 ^-5 ; 0,88 * 10 ^-5 Pa * s. Un šķidram hēlijam parasti ir pārsteidzošs īpašības - superplūdums. Šo fenomenu atklāja akadēmiķis PL. Kapitsa, ir tas, ka šim metālam šādā kopējā stāvoklī gandrīz nav viskozitātes. Viņam šis skaitlis ir gandrīz nulle.