Độ nhớt năng động của chất lỏng. ý nghĩa vật lý và cơ học của nó là gì?

Chất lỏng được định nghĩa là cơ thể vật chất, khả năng thay đổi hình dạng của nó tại một ảnh hưởng nhỏ tùy ý vào nó. Thông thường có hai loại chính của chất lỏng và khí nhỏ giọt. Nhỏ giọt chất lỏng - một chất lỏng theo nghĩa thông thường: nước, dầu hỏa, dầu và vân vân. chất lỏng khí - khí mà trong điều kiện bình thường, ví dụ, các chất khí như không khí, nitơ, propan, oxy.

Các hợp chất khác nhau về cấu trúc phân tử và loại sự tương tác của các phân tử với nhau. Tuy nhiên, từ quan điểm của cơ học, họ có phương tiện truyền thông liên tục. Và vì điều này, vì họ xác định một số đặc tính cơ học thông thường: mật độ và trọng lượng riêng; và cơ bản tính chất vật lý: nén, giãn nở nhiệt, độ bền kéo, sức mạnh của sức căng bề mặt và độ nhớt.

Dưới độ nhớt hiểu một tài sản của một chất lỏng chống trượt hoặc chuyển lớp của nó với nhau. Bản chất của khái niệm này là sự xuất hiện của lực ma sát giữa các lớp khác nhau trong chất lỏng trong chuyển động tương đối của họ. Phân biệt giữa khái niệm "độ nhớt động lực của chất lỏng" và "độ nhớt động học" của nó. Tiếp theo, hãy xem xét kỹ hơn, sự khác biệt giữa các khái niệm này là gì.

khái niệm và kích thước cơ bản

lực nhớt F, phát sinh từ chuyển động tương đối với nhau lớp liền kề khác của chất lỏng tổng quát là tỷ lệ thuận với vận tốc của các lớp và diện tích tiếp xúc của họ S. lực lượng này hoạt động theo một hướng vuông góc với chuyển động, và bày tỏ trong Newton phương trình là phân tích

F = ms (ΔV) / (Δn),

nơi (ΔV) / (Δn) = GV - gradient vận tốc theo hướng vuông góc với phân khúc di chuyển.

Hệ số tương xứng μ - là độ nhớt động lực, hoặc đơn giản là độ nhớt tổng quát chất lỏng. Từ phương trình của Newton nó là

μ = F / (S ∙ GV).

Trong đơn vị hệ thống đo lường vật lý của độ nhớt định nghĩa là độ nhớt của môi trường, trong đó có ít đơn vị vận tốc dốc GV = 1 cm / giây mỗi centimet vuông của lớp hành vi lực ma sát trong 1 dyne. Theo đó, kích thước của các đơn vị trong hệ thống này được thể hiện trong dynes ∙ s ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Biện pháp này được gọi là độ nhớt tư thế đĩnh đạc động (P).

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

Áp dụng và các đơn vị nhỏ hơn, cụ thể là: P 1 = 100 centipoaso (cps) = 1.000 khu bảo tồn biển (millipuaz) = 1000000 INC (mikropuaz). Trong hệ thống kỹ thuật cho các đơn vị của giá trị độ nhớt dùng kgf ∙ với ∙ m ^ (- 2).

Trong đơn vị hệ thống quốc tế của độ nhớt định nghĩa là độ nhớt của môi trường, trong đó có ít đơn vị vận tốc dốc GV = 1 m / s đến 1 m mỗi mét vuông của lực ma sát lớp diễn xuất chất lỏng trong tổng số 1 N (Newton). Các giá trị kích thước của μ trong SI được thể hiện theo kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ với (- 1).

đặc hơn nữa như các khái niệm năng động độ nhớt chất lỏng giới thiệu như là tỷ số giữa hệ số độ nhớt động học L với mật độ chất lỏng. Giá trị của độ nhớt động học đo bằng Stokes (1st Class = 1 cm ^ (2) / c).

Hệ số độ nhớt là số lượng bằng với số lượng giao thông tiến hành trong khí di chuyển mỗi đơn vị thời gian theo một hướng vuông góc với phong trào, mỗi đơn vị diện tích khi tốc độ di chuyển khác nhau trên một đơn vị vận tốc vào lớp khí tách ra mỗi đơn vị chiều dài. hệ số độ nhớt phụ thuộc vào loại và trạng thái của vật liệu (nhiệt độ và áp suất).

Độ nhớt động và độ nhớt động học của chất lỏng và khí, đến một mức độ lớn phụ thuộc vào nhiệt độ. Nó được nhận thấy rằng cả hai giảm hệ số với sự gia tăng nhiệt độ cho thả lỏng và ngược lại, tăng lên khi nhiệt độ tăng - cho khí. Không giống như sự phụ thuộc này có thể được giải thích bởi tính chất vật lý của sự tương tác của các phân tử trong chất lỏng giọt và khí.

Ý nghĩa vật lý

Từ quan điểm của lý thuyết động học phân tử của hiện tượng khí nhớt nằm trong thực tế là các phương tiện di chuyển do sự chuyển động ngẫu nhiên của các phân tử xảy ra các lớp liên kết của tốc độ khác nhau. Vì vậy, nếu các lớp đầu tiên theo một hướng di chuyển nhanh hơn liền kề sung một lớp thứ hai, lớp đầu tiên của thứ hai chuyển động phân tử nhanh hơn, và ngược lại.

Do đó, lớp đầu tiên có xu hướng đẩy mạnh phong trào của lớp thứ hai, và lần thứ hai - để làm chậm sự chuyển động của đầu tiên. Như vậy, tổng số tiền của phong trào của lớp đầu tiên sẽ giảm, và lần thứ hai - tăng lên. Sự thay đổi dẫn đến số lượng này chuyển động được đặc trưng bởi một hệ số độ nhớt để khí.

Các giọt không giống như các loại khí, ma sát nội bộ của một mức độ lớn hơn do tác động của lực lượng giữa các phân tử. Và, vì khoảng cách giữa các phân tử của giọt chất lỏng là nhỏ so với các môi trường khí, các lực tương tác phân tử thời gian - có ý nghĩa. Các phân tử của chất lỏng, cũng như các phân tử của các chất rắn, dao động gần điểm cân bằng. Tuy nhiên, trong chất lỏng, các quy định này là không cố định. Sau một thời gian nhất định các phân tử chất lỏng đột ngột vào một vị trí mới. Đồng thời, trong thời gian đó vị trí của các phân tử trong chất lỏng không thay đổi, thời gian gọi đó là "cuộc sống định cư".

lực lượng giữa các phân tử phụ thuộc rất nhiều vào loại chất lỏng. Nếu độ nhớt của chất là nhỏ, nó được gọi là "flowable", như hệ số dòng chảy và độ nhớt động của chất lỏng - là tỷ lệ nghịch. Ngược lại, một loại vật liệu có độ nhớt cao có thể có một độ cứng cơ học, như, ví dụ, nhựa. Độ nhớt của chất phụ thuộc thời gian đáng kể trên các thành phần của các tạp chất và các khoản của họ và nhiệt độ. Với nhiệt độ tăng số lượng "cuộc sống ít vận động" thời gian được giảm, do đó tăng giảm độ nhớt chất lỏng và tính di động của một chất.

Hiện tượng nhớt, cũng như hiện tượng vận chuyển phân tử khác (khuếch tán và dẫn nhiệt) là một quá trình không thể đảo ngược dẫn đến việc đạt được một trạng thái cân bằng tương ứng với entropy tối đa và tối thiểu năng lượng miễn phí.