Динамичка и кинематичка вискозност течности. Шта је то?

У свакодневном животу, појам "вискозна течност" се често поистовећује са нечим лепљивим, клизавим, у којем је могуће прљати. Делимично онако како јесте. Хајде да боље погледамо ситуацију.

Субстанцес

Гдје год се налазимо, увијек смо окружени супстанцама и физичким тијелима која су у три агрегатна стања: у чврстом, текућем и плиновитом стању. Четврто стање материје - плазма - неспособна за постојање у такозваним нормалним условима. За његово одржавање неопходни су вештачки створени начини. Течне и гасовите материје заузимају више од 85% обима нашег животног простора. Довољно је споменути зрак који удишемо и воду коју пијемо. И свака од ових супстанци се може окарактерисати у смислу њихове вискозности.

Шта се мери

По дефиницији, вискозност је својство флуидних тела да се одупру њиховом кретању у односу на фиксни координатни систем или један за другог. Постоји динамичка и кинематичка вискозност. Динамичка вискозност у међународном СИ систему се мери у [Па * с] (Пасцал у секунди). Са физичке тачке гледишта, ова вредност показује промену губитка притиска по јединици времена. У ГХС систему (центиметар - грам - секунда) мери се поазе (1 Па * с = 10 поисе) и назива се по чувеном француском физичару и лекару Јеан - Лоуису Марие Поисеуиллеу.

Кинематичка вискозност се мери у м2 / с (у СИ систему) иу стокама (чешће у центистокама). 1 цСт = 1 мм ² / с. То је фундаментална вредност овог флуидног својства. Кроз посебан уређај, вискозиметар, можете мјерити вискозност било које текућине. Њена дефинисана (калибрисана) запремина пролази кроз калибрирани отвор без механичког импулса, само под дејством гравитација.

Метода одређивања

Јединица кинематичке вискозности је одређена још касних четрдесетих година двадесетог века од стране совјетских научника Иа И. И. Френкела. У својим једнаџбама описао је механизам за котрљање капљица различитих течности из различитих косих површина (формула 2.1, види слику изнад), гдје су р и м полупречник и маса пада, α је критични кут пада ваљања, θ је кут пада капи, σ - коефицијент трења. Из теорије кретања молекула и доказивања Френкеловог времена "насељавања" (и, независно од њега, две године касније, од стране француског физичара Андрадеа), добијена је веза за израчунавање динамичког вискозитета (формула 2.2). Ова зависност се назива "Френкел-Андрадеова једнаџба", иако се у страној литератури често изоставља име совјетског физичара, називајући га Андрадеовом формулом.

Коефицијенти

У апсолутним вредностима, јединица кинематичке вискозности може се добити из односа кинематичког и динамичког вискозитета, кроз густину медија (формула 2.3). Треба имати на уму да сам вискозни медиј није подељен на кинетички или динамички. Обе вредности се могу израчунати за сваку супстанцу. Имајући у виду чињеницу да када се креће медијум, ствара се отпорност на кретање, могуће је изградити вектор вискозне силе трења. У апсолутним вредностима она је директно пропорционална површини кретања медијума С и његовој брзини в, и обрнуто пропорционална растојању између равни х (формула 2.4). Ова вредност се назива коефицијент динамичке вискозности или коефицијент пропорционалности. Знак минус означава супротно од примјене силе (векторски правац). Коефицијент кинематичке вискозности, по правилу, није израчунат. У ретким случајевима то се назива једначина односа (формула 2.3).

Зависности

Вискозност игра значајну улогу у кретању течности. Као резултат сила приањања (посебно у високо вискозним течностима), слој протока флуида, који се налази директно на чврстој површини, остаје непокретан. Брзина преосталих слојева се повећава са растојањем од равни зида. Кинематичка вискозност и динамичко повећање са повећањем притиска и опадањем са повећањем температуре околине.

Гасови и не-Невтонске течности

Вискозитет гасовитог медијума се одређује у зависности од њихове температуре. Фор перфецт гас Можете користити Сутхерландову формулу (формула 2.5). Ова формула се примењује на температурама од абсолуте зеро до 555 К иу распону притиска не више од 3,45 МПа.

Кинематичка вискозност не-Невтонових флуида израчуната је према горе наведеном Навиер - Стокесовом закону (формула 2.6), при чему је σ _иј тензор вискозног напрезања. Не-Невтонске течности укључују псеудо-пластике (крв, боју, кечап, лава, итд.), Као и дилатантне течности (течности са чврсто мешаним честицама, чија вискозност нагло расте са повећањем смицања).

У бројевима

Критична граница прелаза у различито агрегатно стање (чврсто стање) у течностима постиже се при вредностима вискозности од око 10 ¹¹ - 10 ¹² [Па * с]. У овом случају, течност добија својство стакласте масе (на пример, моноетилен гликол у концентрацијама више од 75% у воденом раствору). У чистој води без нечистоћа, кинематичка вискозност на температури од 20 ° Ц и атмосферском притиску износи 1.006 * 10 ⁶ м ² / с.