к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  

РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА

Глоссарий по физике

А   Б   В   Г   Д   Е   Ж   З   И   К   Л   М   Н   О   П   Р   С   Т   У   Ф   Х   Ц   Ч   Ш   Э   Ю   Я  

Вязкость

Вязкость - переноса явления, определяющие диссипацию энергии при деформации среды. Вязкость при деформациях сдвига наз. сдвиговой вязкостью, при деформации всестороннего сжатия - объёмной вязкостью, при одноосном растяжении - продольной вязкостью. Рассеяние энергии при сдвиговой вязкости происходит вследствие переноса импульса, при объёмной - путём обмена энергией между степенями свободы при изменении объёма. В результате вязкости возникают напряжения, пропорциональные скоростям деформаций. Количественной характеристикой вязкости являются коэффициент вязкости.

Коэффициент сдвиговой вязкости 1119919-350.jpg, обычно называемый вязкостью, определяется как коэф. пропорциональности между скоростью деформации сдвига 1119919-351.jpg (1119919-352.jpg- относит. деформация сдвига, t - время деформации) и возникающим при этом касательном вязком напряжении 1119919-353.jpg:

1119919-354.jpg

Это соотношение, установленное И. Ньютоном (I. Newton), справедливо только в том случае, когда 1119919-355.jpg не зависит от скорости деформации. Среды, для к-рых выполняется это условие, наз. ньютоновскими (см. Ньютоновская жидкость ).Коэф. сдвиговой вязкости равен импульсу, переносимому в единицу времени через единицу площади при 1119919-356.jpg. В системе СИ единица вязкости - паскаль-секунда [Па*с]. В гидродинамике часто пользуются понятием коэффициента кинематической вязкости 1119919-357.jpg (1119919-358.jpg -плотность), измеряемой в м2/с. Величину, обратную вязкости, иногда наз. текучестью.

Если касательные напряжения, возникающие в среде за счёт внеш. сил, поддерживаются равными вязким напряжениям, то в среде установится постоянный во времени градиент скорости - возникает ламинарное течение (рис. 1). Работа внеш. сил, уравновешивающих вязкие напряжения и поддерживающих стационарный поток, полностью переходит в тепло. Коэф. сдвиговой вязкости 1119919-359.jpg и мощность W, рассеиваемая в единице объёма за счёт вязкости, связаны соотношением 1119919-360.jpg.

1119919-370.jpg

Рис. 1. Схема ламинарного течения вязкой жидкости.

Коэф. объёмной вязкости 1119919-361.jpg определяется как коэф. пропорциональности между скоростью объёмной деформации и дополнит. давлением, возникающим в среде в результате нарушения термодинамич. равновесия (см. Сжимаемость).

Коэф. продольной вязкости 1119919-362.jpg определяет поглощение продольных звуковых волн и является комбинацией1119919-363.jpg

и 1119919-364.jpg:1119919-365.jpg

Статистич. теория необратимых процессов позволяет получить 1119919-366.jpg (а также 1119919-367.jpg и 1119919-368.jpg) интегрированием по времени t автокорреляц. функций соответствующих потоков или напряжений; для 1119919-369.jpg имеем:


1119919-371.jpg

п - число частиц в единице объёма. Автокоррелятор 1119919-372.jpg имеет простой физ. смысл: если в момент времени 0 в системе создаётся напряжение 1119919-373.jpg и затем она предоставляется самой себе, то за счёт потока импульса через плоскость ху напряжение будет меняться и к моменту времени t станет равным 1119919-374.jpg ; произведение этих двух значений напряжения, усреднённое по равновесному ансамблю всех возможных конфигураций системы, и есть автокоррелятор напряжения. Поскольку в каждый данный момент 1119919-375.jpg как раз равно потоку импульса через плоскость ху, то автокоррелятор потоков импульса 1119919-376.jpg равен автокоррелятору напряжения 1119919-377.jpg. Автокоррелятор потоков импульса может быть вычислен с помощью кинетич. ур-ний. Для изотропной молекулярной системы

1119919-378.jpg

где 1119919-379.jpg-т. н. мгновенный модуль сдвига, определяющий мгновенную упругую реакцию среды; 1119919-380.jpg-время релаксации по импульсам; 1119919-381.jpg-время релаксации по координатам.

Для газов, как было показано ещё Дж. Максвеллом (J. Maxwell), 1119919-382.jpg , где р - давление, и 1119919-383.jpg . Скорость релаксации по импульсам в этом случае определяется частотой молекулярных соударений, и для идеального газа получим:

1119919-384.jpg

где1119919-385.jpg- ср. длина свободного пробега,1119919-386.jpg- ср. скорость теплового движения молекул, т - масса, d - диаметр молекулы. Вязкость такого газа не зависит от плотности или давления и растёт с температурой пропорц.1119919-387.jpg поскольку 1119919-388.jpg Зависимость вязкости реальных газов от температуры и давления определяется отклонениями от идеального состояния. Имеется ряд эмпирич. и полуэмпирич. ф-л, описывающих зависимость вязкости реальных газов от температуры и давления.

Вязкость низкомолекулярных жидкостей сильно зависит от температуры, падая с её ростом. При не слишком высоких темп-pax (близких к температуре плавления) кинетич. членами в ур-нии (*) можно пренебречь и для сдвиговой вязкости жидкости принять: 1119919-389.jpg

Сильная зависимость вязкости жидкости от температуры объясняется прежде всего температурной зависимостью1119919-390.jpg.

Для большинства жидкостей зависимость вязкости от температуры при пост. давлении в узком интервале температур можно описать ф-лой Андраде:

1119919-391.jpg

A (T)по сравнению с 1119919-392.jpg - слабая функция от T. В нулевом приближении величину В связывают с энергией активации молекулярного скачка 1119919-393.jpg (см. Жидкость): 1119919-394.jpg, а время релаксации по координатам считают равным ср. времени жизни частицы в данном окружении (времени оседлости). Совр. исследования показали внутр. противоречивость этой модели, и ф-лу Андраде и её разл. обобщения следует рассматривать как эмпирические.

Вязкость жидкостей при постоянной температуре обычно увеличивается с ростом давления. Исключение составляет вода, у которой при температурах ниже 250C вязкость с ростом давления сначала падает и проходит через минимум. Простые жидкости достаточно хорошо описываются формулой Бачинского: 1119919-395.jpg , где V - молярный объём, b - несжимаемый объём 1 моля, С - постоянная.

При пост. объёме вязкость зависит от температуры гораздо слабее, чем при пост. давлении, и ф-ла Андраде неприменима. При высоких температурах или при высоких давлениях кинетич. членами в ур-нии (*) пренебрегать нельзя, и зависимость от температуры оказывается достаточно сложной (рис. 2). Тот факт, что вязкость непосредственно определяется временем релаксации по координатам 1119919-396.jpg, объясняет корреляции в зависимостях вязкости и других физико-кинетических характеристик жидкости, зависящих от 1119919-398.jpg , например скоростей релаксации в ядерном магнитном резонансе.

1119919-397.jpg

Рис. 2. Характер температурной зависимости вязкости вещества в жидком и газообразном состояниях.


Вязкость воды при 20 0C составляет 1,0021119919-399.jpg0,001 мПа*с, и это значение принимается как эталонное. Вязкость низкомолекулярных жидкостей, расплавленных металлов и солей обычно не превышает неск. десятков Па*с. При более высоких вязкостях жидкости перестают вести себя как ньютоновские и их поведение следует рассматривать с общих позиций реологии и вязкоупругости.

Вязкость растворов зависит от концентрации растворённого вещества, прячем эта зависимость может быть достаточно сложной, а вязкость раствора может быть и больше, и меньше вязкости чистого растворителя. Вязкость предельно разбавленных суспензий линейно зависит от объёмной доли 1119919-400.jpg взвешенных частиц: 1119919-401.jpg (ф-ла Эйнштейна); 1119919-402.jpg= 2,5 для частиц сферической формы, 1119919-403.jpg>2,5 для частиц вытянутой формы, 1119919-404.jpg - вязкость дисперсионной среды.

В расплавах и растворах полимеров, а также в многокомпонентных системах наблюдаются сложные явления, связанные с разрушением надмолекулярных структур при деформациях сдвига (см., напр., тиксотропия), и поведение таких сред оказывается ньютоновым при малых касат. напряжениях и неньютоновым при больших.

Сдвиговая и объёмная вязкость являются важнейшими техн. характеристиками веществ. Эксперим. методы определения сдвиговой вязкости см. в ст. Вискозиметрия; объёмная вязкость определяется из измерения поглощения звуковых и ультразвуковых волн.

Литература по вязкости

  1. Гатчек Э., Вязкость жидкостей, пер. с англ., M.- Л., 1935;
  2. Mихайлов И. Г., Соловьев В. А., Сырников Ю. П., Основы молекулярной акустики, M., 1964;
  3. Рид Р., Праусниц Дж., Шервуд Т., Свойства газов и жидкостей, пер. с англ., 3 изд., Л., 1982;
  4. Френкель Я. И., Кинетическая теория жидкостей, Л., 1975;
  5. Виноградов Г. В., Mалкин А. Я., Реология полимеров, M., 1977;
  6. Крокстон К., Физика жидкого состояния, пер. с англ., M., 1978;
  7. Pотт Л. А., Статистическая теория молекулярных систем, M., 1979.

Ю.П. Сырников

к библиотеке   к оглавлению   FAQ по эфирной физике   ТОЭЭ   ТЭЦ   ТПОИ   ТИ  
Знаете ли Вы, что, как не тужатся релятивисты, CMB (космическое микроволновое излучение) - прямое доказательство существования эфира, системы абсолютного отсчета в космосе, и, следовательно, опровержение Пуанкаре-эйнштейновского релятивизма, утверждающего, что все ИСО равноправны, а эфира нет. Это фоновое излучение пространства имеет свою абсолютную систему отсчета, а значит никакого релятивизма быть не может. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.

НОВОСТИ ФОРУМАФорум Рыцари теории эфира
Рыцари теории эфира
 20.06.2017 - 15:36: СОВЕСТЬ - Conscience -> КОЛЛАПС МИРОВОЙ ФИНАНСОВОЙ СИСТЕМЫ - Карим_Хайдаров.
18.06.2017 - 13:45: ЦИТАТЫ ЧУЖИХ ФОРУМОВ - Outside Quotings -> ЗА НАМИ БЛЮДЯТ - Карим_Хайдаров.
18.06.2017 - 13:32: СОВЕСТЬ - Conscience -> Просвещение от О.Н. Четвериковой - Карим_Хайдаров.
18.06.2017 - 09:31: СОВЕСТЬ - Conscience -> Проблема государственного терроризма - Карим_Хайдаров.
17.06.2017 - 16:30: АСТРОФИЗИКА - Astrophysics -> Происхождение тектитов и кимберлитов. Кометные молнии. - Карим_Хайдаров.
17.06.2017 - 06:56: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> неожиданное открытие Алена Аспекта - Карим_Хайдаров.
15.06.2017 - 17:36: СЕЙСМОЛОГИЯ - Seismology -> Эпистолярная сейсмология - Карим_Хайдаров.
15.06.2017 - 17:06: Беседка - Chatter -> ЭПИСТОЛЯРНАЯ ФИЗИКА - Карим_Хайдаров.
15.06.2017 - 12:01: Беседка - Chatter -> "Зенит"ы с "Протон"ами будут падать - Карим_Хайдаров.
15.06.2017 - 06:16: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> Эксперименты с трансформатором Тесла - Карим_Хайдаров.
14.06.2017 - 12:54: СОВЕСТЬ - Conscience -> РАСЧЕЛОВЕЧИВАНИЕ ЧЕЛОВЕКА. КОМУ ЭТО НАДО? - Карим_Хайдаров.
13.06.2017 - 07:45: ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ФИЗИКА - Experimental Physics -> БИОТРАНСМУТАЦИЯ ХИМИЧЕСКИХ ЭЛЕМЕНТОВ - Карим_Хайдаров.
Bourabai Research Institution home page

Bourabai Research - Технологии XXI века Bourabai Research Institution