Kinematisk viskositet. Mekanikk for væsker og gasser

Kinematisk viskositet. Mekanikk for væsker og gasser
Kinematisk viskositet. Mekanikk for væsker og gasser
Anonim

Kinematisk viskositet er en grunnleggende fysisk egenskap for alle gass- og flytende medier. Denne indikatoren er av sentral betydning for å bestemme motstanden til bevegelige faste kropper og belastningen de opplever. Som du vet, i vår verden skjer enhver bevegelse i luft- eller vannmiljøet. I dette tilfellet blir bevegelige kropper alltid påvirket av krefter hvis vektor er motsatt av bevegelsesretningen til selve objektene. Følgelig, jo større den kinematiske viskositeten til mediet, desto sterkere er belastningen som det faste stoffet opplever. Hva er arten av denne egenskapen til væsker og gasser?

KINEMATISK viskositet
KINEMATISK viskositet

Kinematisk viskositet, definert som indre friksjon, skyldes momentumoverføring av stoffmolekyler vinkelrett på bevegelsesretningen til lagene med forskjellige hastigheter. For eksempel, i væsker, er hver av de strukturelle enhetene (molekylet) omgitt på alle sider av sine nærmeste naboer, plassert omtrent i en avstand lik deres diameter. Hvert molekyl svinger rundt en såk alt likevektsposisjon, men ved å ta momentum fra naboene gjør det et skarpt hopp mot et nytt svingesenter. På et sekund har hver slik strukturell enhet av materie tid til å endre bosted omtrent hundre millioner ganger, og gjøre mellom hopp fra én til hundretusenvis av svingninger. Selvfølgelig, jo sterkere en slik molekylær interaksjon, jo lavere vil mobiliteten til hver strukturell enhet være, og følgelig jo større er den kinematiske viskositeten til stoffet.

Kinematisk viskositet av luft
Kinematisk viskositet av luft

Hvis et molekyl påvirkes av konstante ytre krefter fra nabolag, så gjør partikkelen i denne retningen flere forskyvninger per tidsenhet enn i motsatt retning. Derfor forvandles dens kaotiske vandring til en ordnet bevegelse med en viss hastighet, avhengig av kreftene som virker på den. Denne viskositeten er typisk for for eksempel motoroljer. Her er også det faktum at de ytre kreftene som påføres partikkelen som vurderes utfører arbeid med å skyve fra hverandre lagene som det gitte molekylet klemmer seg viktig. En slik påvirkning øker til slutt hastigheten på den termiske tilfeldige bevegelsen til partikler, som ikke endres med tiden. Med andre ord er væsker preget av en jevn strømning, til tross for den konstante påvirkningen av multidireksjonelle ytre krefter, siden de balanseres av den indre motstanden til lagene av materie, som bare bestemmer koeffisienten for kinematisk viskositet.

Kinematisk viskositetskoeffisient
Kinematisk viskositetskoeffisient

Med økende temperatur begynner mobiliteten til molekyler å øke, noe som fører til en viss reduksjon i motstanden til materielagene, siden det i ethvert oppvarmet stoff skapes gunstigere forhold for fri bevegelse av partikler i retningen av den påførte kraften. Dette kan sammenlignes med hvordan det er mye lettere for en person å presse seg gjennom en tilfeldig bevegelig folkemengde enn gjennom en stillestående. Polymerløsninger har en betydelig indikator på kinematisk viskositet, målt i Stokes- eller Pascal-sekunder. Dette skyldes tilstedeværelsen i deres struktur av lange stivt bundne molekylkjeder. Men når temperaturen stiger, synker viskositeten deres raskt. Når plastprodukter presses, tvinges de trådformede, intrikat sammenvevde molekylene inn i en ny posisjon.

Viskositeten til gasser ved en temperatur på 20°C og atmosfærisk trykk på 101,3 Pa er i størrelsesorden 10-5Pas. For eksempel vil den kinematiske viskositeten til luft, helium, oksygen og hydrogen under slike forhold være lik henholdsvis 1,8210-5; 1, 9610-5; 2, 0210-5; 0,8810-5 Pas. Og flytende helium har generelt den fantastiske egenskapen til superfluiditet. Dette fenomenet, oppdaget av akademiker P. L. Kapitsa, ligger i det faktum at dette metallet i en slik aggregeringstilstand nesten ikke har noen viskositet. For ham er dette tallet nesten null.

Anbefalt: