La viscosidad dinámica del fluido. ¿Cuál es su significado físico y mecánico?

El líquido se define como el cuerpo físico, la capacidad de cambiar su forma en una arbitrariamente pequeña influencia en él. Por lo general, hay dos tipos principales de líquidos y gases de goteo. el fluido de goteo – un fluido en el sentido habitual: agua, aceite de queroseno, aceite y así sucesivamente. fluidos gaseosos – gases que en condiciones normales son, por ejemplo, sustancias gaseosas tales como aire, nitrógeno, propano, oxígeno.

Estos compuestos difieren en su estructura molecular y el tipo de la interacción de las moléculas entre sí. Sin embargo, desde el punto de vista de la mecánica, que son los medios de comunicación continua. Y debido a esto, porque ellos identificaron algunas características mecánicas comunes: densidad y gravedad específica; y básicos propiedades físicas: compresibilidad, expansión térmica, resistencia a la tracción, la fuerza de la tensión superficial y la viscosidad.

Bajo viscosidad entender una propiedad de una sustancia líquida resistir deslizamiento o cambiar sus capas entre sí. La esencia del concepto es la aparición de fuerzas de fricción entre las diferentes capas dentro del fluido durante su movimiento relativo. Distinguir entre el concepto de "viscosidad dinámica del fluido" y su "viscosidad cinética". A continuación, echar un vistazo más de cerca, ¿cuál es la diferencia entre estos conceptos.

Conceptos básicos y dimensión

fuerza viscosa F, que surge de mover uno con relación a otras capas adyacentes del fluido generalizada es directamente proporcional a la velocidad de las capas y su área de contacto S. Esta fuerza actúa en una dirección perpendicular al movimiento, y se expresa en la ecuación de Newton es analíticamente

F = mu S (? V) / (Delta n),

donde (? V) / (Delta n) = GV – el gradiente de velocidad en la dirección normal a los segmentos móviles.

El coeficiente de proporcionalidad μ – es la viscosidad dinámica, viscosidad o líquido simplemente generalizada. A partir de las ecuaciones de Newton es

μ = F / (S ∙ GV).

En la unidad de sistema de medida física de viscosidad se define como la viscosidad del medio, en el que en la unidad de velocidad de gradiente GV = 1 cm / seg por centímetro cuadrado de la capa de fricción actúa la fuerza en 1 dina. En consecuencia, la dimensión de la unidad en este sistema se expresa en dinas ∙ s ∙ cm ^ (- 2) = r ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).

Esta medida se llama un equilibrio viscosidad dinámica (P).

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

Aplicar y unidades más pequeñas, es decir: P 1 = 100 centipoises (cps) = 1000 mPas (millipuaz) = 1.000.000 INC (mikropuaz). En el sistema de técnica para la unidad del valor de viscosidad teniendo kgf ∙ con ∙ m ^ (- 2).

En la unidad de sistema internacional de viscosidad se define como la viscosidad del medio, en el que en la unidad de gradiente de velocidad GV = 1 m / s a 1 m por metro cuadrado de la capa que actúa la fuerza de fricción de líquido de 1 N (Newton). Los valores de la dimensión de μ en el SI se expresa en kg ∙ m ^ (- 1) ^ ∙ con (- 1).

Otras características tales como el concepto líquido viscosidad dinámica introducido como la relación entre el coeficiente de viscosidad cinemática mu a la densidad del fluido. El valor de la viscosidad cinemática medida en Stokes (primera clase = 1 cm ^ (2) / c).

El coeficiente de viscosidad es numéricamente igual a la cantidad de tráfico transportado en el gas en movimiento por unidad de tiempo en una dirección perpendicular al movimiento, por unidad de área, cuando la velocidad de movimiento difiere por unidad de velocidad en las capas de gas separadas por unidad de longitud. coeficiente de viscosidad depende del tipo y estado del material (temperatura y presión).

La viscosidad dinámica y la viscosidad cinemática de líquidos y gases, en gran medida dependen de la temperatura. Se observó que tanto la disminución coeficiente con el aumento de la temperatura para dejar caer líquido y, a la inversa, aumenta a medida que la temperatura se eleva – para los gases. A diferencia de esta dependencia se puede explicar por la naturaleza física de la interacción de moléculas en los líquidos de las gotitas y gases.

El significado físico

Desde el punto de vista de la teoría cinética molecular de los gases fenómeno viscosidad radica en el hecho de que el medio que se mueve debido al movimiento aleatorio de las moléculas se produce capas de alineación de diferentes velocidades. Así, si la primera capa en una dirección de movimiento más rápido que el adyacente a la misma una segunda capa, la primera capa de la segunda molécula de movimiento más rápido, y viceversa.

Por lo tanto, la primera capa tiende a acelerar el movimiento de la segunda capa, y el segundo – para ralentizar el movimiento de la primera. Por lo tanto, la cantidad total de movimiento de la primera capa se reducirá, y el segundo – a aumentar. El cambio resultante en esta cantidad de movimiento se caracteriza por un coeficiente de viscosidad a los gases.

La gotita a diferencia de los gases, la fricción interna de un mayor grado por la acción de fuerzas intermoleculares. Y, puesto que la distancia entre las moléculas de la gotita de líquido es pequeña en comparación con los entornos gaseosos, las fuerzas de interacción moleculares mientras que – significativos. Las moléculas del líquido, así como moléculas de sólidos, que van cerca de los puntos de equilibrio. Sin embargo, en los líquidos, estas disposiciones no son estacionarias. Después de un cierto período de tiempo la molécula de líquido bruscamente en una nueva posición. Al mismo tiempo, durante el cual la posición de las moléculas en el líquido no cambia, el tiempo lo llamó "vida sedentaria".

Las fuerzas intermoleculares dependen significativamente del tipo de líquido. Si la viscosidad de la sustancia es pequeño, se llama "fluido", ya que el coeficiente de flujo y la viscosidad dinámica del fluido – es inversamente proporcional. A la inversa, un material con una alta viscosidad puede tener una dureza mecánica, como, por ejemplo, resina. La viscosidad de la sustancia depende mientras significativamente sobre la composición de las impurezas y sus cantidades y de la temperatura. Con el aumento de temperatura de la cantidad de tiempo "vida sedentaria" se reduce, aumentando con ello que disminuya la viscosidad del fluido y la movilidad de una sustancia.

El fenómeno de la viscosidad, así como otros fenómenos de transporte moleculares (difusión y conductividad térmica) es un proceso irreversible que conduce a la consecución de un estado de equilibrio correspondiente a la máxima entropía y el mínimo de energía libre.