Lepkość dynamiczna cieczy. Jaki jest jej sens fizycznej i mechanicznej?

Ciecz jest zdefiniowana jako ciało fizyczne, zdolność do zmiany kształtu w dowolnie małego wpływu. Zwykle są dwa główne typy płynów i gazów kroplówki. Płyn kroplówka – płyn w zwykłym znaczeniu: woda, olej nafta, olej i tak dalej. Gazowe płyny – gazy, które w normalnych warunkach są, na przykład, substancje gazowe, takie jak powietrze, azot, propan, tlen.

Związki te różnią się budową cząsteczkową i typ interakcji cząsteczek ze sobą. Jednak z punktu widzenia mechaniki, są ciągłe mediów. I z tego powodu, bo zidentyfikowano pewne wspólne właściwości mechaniczne: Gęstość i ciężar właściwy; i podstawowe właściwości fizyczne: ściśliwość, rozszerzalności cieplnej, wytrzymałości na rozciąganie, napięcia powierzchniowego i lepkości.

Pod lepkości rozumieć właściwość substancji płynnej oprzeć przesuwne lub zmiany jego warstw ze sobą. Istotą tej koncepcji jest występowanie sił tarcia między różnymi warstwami w płynie podczas ruchu względnego. Rozróżnić pojęcia „lepkości dynamicznej płynu” i jego „lepkość kinetyczna”. Następnie przyjrzeć się bliżej, jaka jest różnica między tymi pojęciami.

Pojęcia podstawowe i wymiar

Siła lepki M, która wynika z ruchomych względem siebie w sąsiednich warstwach uogólnionego płynu jest proporcjonalna do prędkości warstw i ich obszarze styku S. Ta siła działa w kierunku prostopadłym do ruchu i wyrażone w równaniu: Newton jest analitycznie

F = mS (AV) / (Dn)

gdzie (AV) / (Dn) = GV – gradient prędkości w kierunku prostopadłym do segmentów ruchu.

Współczynnik proporcjonalności μ – oznacza lepkość dynamiczną, lub po prostu lepkość uogólnione płynu. Z równań Newtona jest

μ = F / (S ∙ GV).

W fizycznej jednostki systemu pomiaru lepkości zdefiniować jako lepkość medium, w którym na jednostkę gradient prędkości GV = 1 cm / sek na centymetr kwadratowy powierzchni warstwy tarcia siła działa w 1 dyn. Zgodnie z tym, wymiary urządzenia, w tym systemie ekspresji w dyn · s ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Środek ten jest nazywany dynamiczna równowaga Lepkość (P).

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

Stosuje się jednostki i mniejsze, a mianowicie: p1 = 100 centypuazów (cps) = 1000 mPa-s (millipuaz) = 1.000.000 INC (mikropuaz). W systemie technicznym dla jednostki wartości lepkości biorąc kgf ∙ z ∙ m ^ (- 2).

W międzynarodowej jednostki systemowej lepkości zdefiniować jako lepkość medium, w którym na jednostkę gradient prędkości GV = 1 m / s do 1 m na metr kwadratowy powierzchni warstwy cieczy działającej siły tarcia 1 N (niuton). Wartości wymiarowe uin SI jest wyrażona w kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ z (- 1).

Dalsze cechy charakterystyczne, takie jak lepkość dynamiczna cieczy wprowadzonej koncepcji jako stosunek współczynnika lepkości kinematycznej ľ do gęstości płynu. Wartość lepkości kinematycznej mierzona w Stokesa (1 Klasa = 1 cm ^ (2) / C).

Współczynnik lepkości jest liczbowo równa ilości danych przesyłanych w ruchomym gazu na jednostkę czasu, w kierunku prostopadłym do kierunku przemieszczania się, na jednostkę powierzchni, gdy prędkość ruchu różni się od urządzenia z prędkością gazu w warstwach oddzielonych na jednostkę długości. Współczynnik lepkości w zależności od rodzaju i stanu materiału (temperatura i ciśnienie).

I lepkość dynamiczna lepkość kinematyczna cieczy i gazów, w dużym stopniu zależy od temperatury. Stwierdzono, że zarówno zmniejszenie współczynnika wraz ze wzrostem temperatury dla płynu spada i odwrotnie, wzrasta wraz ze wzrostem temperatury – dla gazów. W przeciwieństwie do tej zależności można wyjaśnić natury fizycznej interakcji cząsteczek w cieczy i gazów kropelek.

Sens fizyczny

Z punktu widzenia teorii cząsteczkowej kinetycznej gazów zjawiska lepkości polega na tym, że ruchomy średnich ze względu na przypadkowy ruch cząsteczek następuje wyrównanie warstwy o różnych szybkościach. Tak więc, jeżeli pierwsza warstwa w kierunku porusza się szybciej niż w jej sąsiedztwie druga warstwa, pierwsza warstwa druga porusza się szybciej cząsteczkę, i vice versa.

W związku z tym, pierwsza warstwa wykazuje tendencję do przyspieszania przepływu drugiej warstwy, a druga – na powolny ruch pierwszy. Tak więc, całkowita ilość przepływu pierwszej warstwy zmniejsza się, a drugi – aby zwiększyć. Otrzymany zmiana tej wielkości ruchu charakteryzuje się współczynnikiem lepkości dla gazów.

Kropelka przeciwieństwie gazy tarcie wewnętrzne w większym stopniu, na skutek działania sił międzycząsteczkowych. I od odległości między cząsteczkami kropelek cieczy jest mały w stosunku do środowiska gazowych sił molekularnych oddziaływań podczas gdy – znaczące. Cząsteczek cieczy, jak i cząsteczek substancji stałej, w zakresie w pobliżu punktu równowagi. Jednak w cieczach, przepisy te nie są stacjonarne. Po pewnym czasie ciecz cząsteczki gwałtownie do nowego położenia. W tym samym czasie, w którym pozycja cząsteczek w cieczy nie zmienia, czas nazwał go „osiadły tryb życia”.

międzycząsteczkowe siły zależy w znacznym stopniu od typu cieczy. Jeśli lepkość substancji jest niewielka, to nazywa się „płynny”, a współczynnik przepływu i lepkości dynamicznej płynu – są odwrotnie proporcjonalne. Z drugiej strony, materiał o wysokiej lepkości może mieć twardość mechaniczną, jak na przykład żywicę. Lepkość substancji, a jednocześnie znacznie zależy od składu zanieczyszczeń i ich ilości i temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury „życie siedzący” czas ilość zmniejsza się, zwiększając tym samym zmniejszenie lepkości płynu i mobilność substancji.

Zjawisko lepkości, jak również inne zjawiska transportu cząsteczkowej (dyfuzja i przewodności cieplnej) jest nieodwracalny proces, który prowadzi się do osiągnięcia stanu równowagi odpowiadającej maksymalnej entropii i minimalnej energii swobodnej.