Κινηματικό ιξώδες. μηχανική ρευστών

Το κινηματικό ιξώδες είναι ένα θεμελιώδες φυσικό χαρακτηριστικό όλων των αερίων και υγρών μέσων. Το ποσοστό αυτό είναι ζωτικής σημασίας για τον προσδιορισμό της αντίστασης των κινούμενων στερεών και φορτίου, όπου βιώνουν. Όπως γνωρίζετε, στον κόσμο μας υπάρχει οποιαδήποτε κίνηση στον αέρα ή στο υδάτινο περιβάλλον. Έτσι στο κινούμενο σώμα επηρεάζει πάντα διάνυσμα δυνάμεως η οποία είναι αντίθετη προς την κατεύθυνση της κίνησης των ίδιων των αντικειμένων. Κατά συνέπεια, όσο υψηλότερο είναι το κινηματικό ιξώδες του μέσου, τόσο περισσότερο το φορτίο βιώνει ο στερεό. Ποια είναι η φύση των ιδιοτήτων των υγρών και αερίων;

Κινηματικό ιξώδες, που ορίζεται ως η εσωτερική τριβή οφείλεται σε μόρια παράγοντα μεταφοράς ορμής κάθετη προς την κατεύθυνση της κίνησης των στρωμάτων του που έχουν διαφορετικές ταχύτητες. Για παράδειγμα, σε υγρά κάθε μία από τις δομικές μονάδες (μόριο) περιβάλλεται από όλες τις πλευρές από πλησιέστερους γείτονες του βρίσκονται περίπου σε απόσταση ίση με τη διάμετρο τους. Κάθε μόριο κυμαίνεται γύρω από το λεγόμενο θέση ισορροπίας, αλλά λαμβάνοντας τον παλμό από τους γείτονές της, κάνει μια απότομη άλμα προς το νέο κέντρο της ταλάντωσης. Μια δεύτερη δομική μονάδα, κάθε τέτοια ουσία έχει χρόνο να αλλάξει τον τόπο κατοικίας του, περίπου εκατό εκατομμύρια φορές, κάνοντας μεταξύ των άλματα από το ένα έως εκατοντάδες χιλιάδες παραλλαγές. Φυσικά, όσο μεγαλύτερη είναι η μοριακή αλληλεπίδραση, τόσο μικρότερη είναι η κινητικότητα της κάθε δομικής μονάδας και, κατά συνέπεια, περισσότερη ουσία κινηματικό ιξώδες.

Εάν οποιοδήποτε μόριο σταθερή εξωτερικές δυνάμεις δρουν επί του μέρους των γειτονικών στρωμάτων, τότε η κατεύθυνση του σωματιδίου υφίσταται μεγαλύτερη μετατόπιση για μια δεδομένη μονάδα του χρόνου από ό, τι προς την αντίθετη κατεύθυνση. Ως εκ τούτου, αυτό μετατρέπεται σε μια χαοτική περιπλάνηση ομαλής κυκλοφορίας σε μια ορισμένη ταχύτητα, ανάλογα με τις δυνάμεις που δρουν σε αυτό. Τέτοια εγγενές ιξώδες, π.χ., λάδια κινητήρα. Υπάρχει επίσης σημαντικό το γεγονός ότι συνδέεται με το σωματίδιο υπό εξέταση εξωτερικών δυνάμεων που εκτελούν τις εργασίες σχετικά με ιδιόμορφο χώρια από τα στρώματα μέσω του οποίου συμπιέζει το μόριο. Τέτοια έκθεση αυξάνει τελικά το ρυθμό της θερμικής τυχαία κίνηση των σωματιδίων, η οποία δεν αλλάζει με το χρόνο. Με άλλα λόγια, η δίοδος ρευστού χαρακτηρίζεται από ομοιόμορφη παρά τη συνεχή έκθεση σε εξωτερικές δυνάμεις σε διαφορετικές κατευθύνσεις, επειδή αντισταθμίζονται από μία εσωτερική αντίσταση στρώσεις υλικού που ορίζει επακριβώς το κινηματικό ιξώδες.

Καθώς η θερμοκρασία αυξάνει η κινητικότητα των μορίων αρχίζει να αυξάνεται, η οποία οδηγεί σε κάποια μείωση της αντίστασης στρώσεων υλικού, όπως κάθε ουσία προθερμαίνεται ευνοϊκότερες συνθήκες για την ελεύθερη κίνηση των σωματιδίων στην κατεύθυνση της εφαρμοζόμενης δύναμης. Αυτό μπορεί να συγκριθεί με τον τρόπο που ένα άτομο είναι πολύ πιο εύκολο να αποσπάσουν μέσα από τα τυχαία κινούμενα πλήθη από σταθερό. Μια σημαντική ένδειξη της κινηματικό ιξώδες, μετρούμενο σε Pascals ή Stokes-δευτερόλεπτα έχουν διαλύματα πολυμερών. Αυτό οφείλεται στην παρουσία στη δομή τους από τα μακράς μοριακών αλυσίδων συνδέονται άκαμπτα. Αλλά με την αύξηση του ποσοστού της θερμοκρασίας του ιξώδους τους μειώνεται γρήγορα. Όταν η πίεση του πλαστικού νηματώδη της παραδόξως αλληλένδετες μόρια πάρει δια της βίας μια νέα θέση.

Το ιξώδες του αερίου σε μία θερμοκρασία 20 ° C και ατμοσφαιρική πίεση 101,3 Pa είναι της τάξης του 10 ^-5 Pa * s. Για παράδειγμα, το κινηματικό ιξώδες του αέρα, ήλιο, οξυγόνο και υδρογόνο υπό τέτοιες συνθήκες θα είναι αντίστοιχα ίσος προς 1,82 * 10 ^-5? 1,96 * 10 ^-5? 2.02 * 10 ^-5? 0.88 * 10 ^-5 Pa s. Ένα υγρό ήλιο διαθέτει γενικώς έκπληξη υπερρευστό ιδιότητες. Αυτό το φαινόμενο, που ανακαλύφθηκε από Ακαδημαϊκός PL Kapitsa έγκειται στο γεγονός ότι η ενεργός μέταλλα σε τέτοια συνολική κατάσταση δεν έχει σχεδόν καμία ιξώδες. Γι 'αυτόν, το ποσοστό αυτό είναι σχεδόν μηδενική.