הצמיגות הדינמית של הנוזל. מהי המשמעות הפיסיקלית והמכאנית שלה?

הנוזל מוגדר כגוף הפיזי, את היכולת לשנות את צורתו על השפעה קטנה באופן שרירותי על זה. בדרך כלל ישנם שני סוגים עיקריים של טפטוף נוזלים וגזים. נוזל בטפטוף - נוזל במובן הרגיל: מים, שמן נפט, וכן הלאה. נוזלים גזים - גזים אשר בתנאים רגילים הם, למשל, חומרים גזיים כמו אוויר, חנקן, פרופאן, חמצן.

תרכובות אלו נבדלים במבנה המולקולרי סוג של אינטראקציה של מולקולות עם השני. עם זאת, מנקודת מבט של מכניקה, הם בתקשורת רציפה. ובגלל זה, שכן הם זיהו כמה מאפיינים מכאניים משותפים: צפיפות ומשקל סגולי; ובסיסיים מאפיינים פיזיים: דחיסות, התפשטות תרמית, חוזק מתיחה, חוזק של מתח הפנים ואת צמיגות.

תחת צמיגות להבין נכס של חומר נוזלי להתנגד הזזה או להסיט את שכבותיו זה לזה. המהות של המושג היא ההתרחשות של כוחות החיכוך בין השכבות השונות בתוך הנוזל במהלך התנועה היחסית שלהם. הבחנה בין המושג "צמיגות דינמית של נוזל" ו "צמיגות קינטי" שלה. הבא, נבחן מקרוב, מה ההבדל בין המושגים האלה.

מושגים בסיסיים מימד

הכח צמיג F, אשר נובע נע ביחס לכל שכבות סמוכות אחרות של הנוזל הכללי עומד ביחס ישר למהירות של שכבות שטח המגע שלהם ס מעשים בכוח זה בכיוון מאונך התנועה, והביע במשוואת ניוטון היא אנליטית

F = מיקרו-שניות (ΔV) / (Δn),

שם (ΔV) / (Δn) = GV - השיפוע המהיר בכיוון נורמלי המגזרים המרגשים.

מקדמים המידתי μ - הוא הצמיגות הדינמית, או פשוט נוזלים כלליים צמיגים. מתוך משוואות ניוטון זה

μ = F / (S ∙ GV).

ביחידת מערכת מדידה הפיסית של צמיגות המוגדרת הצמיגות של המדיום, שבו על שיפוע מהירות יחידת GV = 1 סנטימטר / sec לסנטימטר מרובע של מעשים בכוח שכבת חיכוך ב 1 דיין. בהתאם לכך, את המימד של היחידה במערכת זו מתבטאת dynes ∙ ∙ ים ס"מ ^ (- 2) = r ∙ ס"מ ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

מדד זה נקרא שלווה צמיגות דינמית (P).

P 1 = 0.1 Pas ∙ ג = 0.0102 kgf ∙ ∙ עם מ ^ (- 2).

החל ויחידות קטנות יותר, כלומר: P 1 = 100 centipoises (CPS) = 1000 mPas (millipuaz) = 1,000,000 INC (mikropuaz). במערכת הטכנית עבור היחידה של ערך הצמיגות לוקחת kgf ∙ ∙ עם מ ^ (- 2).

ביחידת המערכת הבינלאומית של צמיגות המוגדרת הצמיגות של המדיום, שבו בבית GV שיפוע מהירות יחידת = 1 מ '/ s ל 1 מ' למ"ר של כוח החיכוך פועל שכבת הנוזל של 1 N (ניוטון). ערכי הממד של μ ב קצין-אג"ם מתבטאים קילו ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ עם (- 1).

מאפיינים נוספים כגון המושג הציג נוזלי צמיגות דינמית כיחס שבין מקדם צמיגות קינמטיקה מיקרון לצפיפות הנוזל. שווי צמיגות קינמטיקה נמדד סטוקס (מחלקה 1 = 1 ס"מ ^ (2) / ג).

מקדם צמיגות שווה מספרית למספר התנועה נשאו הגז נע ליחידת זמן בכיוון מאונך התנועה, ליחידת שטח כאשר מהירות התנועה שונה ליחידת מהירות לתוך שכבות הגז מופרדים ליחידת אורך. מקדם צמיגות תלוי בסוג והמדינה של החומר (טמפרטורה ולחץ).

צמיגות דינמית ואת צמיגות קינמטיקה של נוזלים וגזים, במידה רבה תלויות בטמפרטורה. כולם שמו לב כי הן הירידה מקדם עם הגדלת הטמפרטורה נשירה נוזלי, לעומת זאת, עולה ככל שעולה הטמפרטורה - עבור גזים. בניגוד תלות זו יכולה להיות מוסברת על ידי האופי הפיזי של האינטראקציה של מולקולות בתוך נוזלים אגל וגזים.

המשמעות הפיזית

מנקודת המבט של התאוריה הקינטית המולקולרית של תופעה צמיגה גזים נעוצים בעובדה כי המדיום נע עקב התנועה האקראית של מולקולות מתרחש שכבות יישור של מהירויות שונות. לכן, אם את השכבה הראשונה בכיוון נעה מהר יותר הסמוך אליו שכבה שנייה, השכבה הראשונה של השני נעה מולקולה מהר, ולהיפך.

לכן, השכבה הראשונה נוטה להאיץ את התנועה של השכבה השנייה, והשנייה - כדי להאט את התנועה של הראשון. לפיכך, הסכום הכולל של תנועה של השכבה הראשונה יקטן, והשנייה - כדי להגדיל. השינוי וכתוצאה מכך כמות זו של תנועה מאופיין במקדם צמיג לגזים.

רביב בניגוד גזים, החיכוך הפנימי של במידה רבה יותר על ידי הפעולה של כוחות מולקולאריים. וגם, כיוון שהמרחק בין המולקולות של אגל הנוזל הוא קטן בהשוואה לסביבות הגזים, כוחות האינטראקציה המולקולריים תוך - משמעותיים. המולקולות של הנוזל, כמו גם מולקולות של מוצקים, הנעות ליד נקודות שיווי המשקל. עם זאת, נוזלים, הוראות אלה אינן נייחות. לאחר תקופה מסוימת של זמן המולקולה הנוזלית בפתאומיות למצב חדש. במקביל, שבמהלכו העמדה של מולקולות הנוזל אינה משנה, הפעם קראו לזה "חיים מסודרים".

כוחות מולקולאריים תלויים באופן משמעותי על הסוג של נוזל. אם הצמיגות של החומר הוא קטן, זה נקרא "flowable", כפי מקדם זרימה ואת הצמיגות הדינמית של הנוזל - הוא ביחס הפוך. לעומת זאת, חומר עם צמיגות גבוהה עלול להיות קשיות מכאנית, כמו, למשל, שרף. הצמיגות של החומר תוך תלויה באופן משמעותי על רכב הזיהומים והכמויות שלהם ואת הטמפרטורה. עם הגדלת טמפרטורת זמן הכמות "חיים בישיבה" מצטמצם, ובכך מגדיל את הירידות צמיגות נוזל ואת הניידות של חומר.

התופעה של צמיגות, כמו גם תופעות מעבר מולקולריות אחרות (דיפוזיה מוליכות תרמית) היא תהליך בלתי הפיך אשר מוביל את ההישג של מדינת שיווי משקל המתאים האנטרופיה מינימום ומקסימום אנרגיה חופשי.