Явище внутрішнього тертя (в'язкість)

Ідеальна рідина, тобто рідина, що рухається без тертя, є абстрактним поняттям. Всім реальним рідин і газів в більшій чи меншій мірі властива в'язкість або внутрішнє тертя. В'язкість (внутрішнє тертя) поряд з дифузією і теплопровідністю відноситься до явищ переносу і спостерігається тільки в рухомих рідинах і газах. В'язкість проявляється в тому, що виникає в рідині або газі рух після припинення дії причин, його викликали, поступово припиняється.







В'язкість (внутрішнє тертя) - одне з явищ переносу, властивість текучих тіл (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї їх частини щодо іншої. В результаті відбувається розсіювання у вигляді тепла енергії, що витрачається на це переміщення.

Механізм внутрішнього тертя в рідинах і газах полягає в тому, що хаотично рухаються молекули переносять імпульс з одного шару в інший, що призводить до вирівнювання швидкостей - це описується введенням сили тертя. В'язкість твердих тіл має низку специфічних особливостей і розглядається зазвичай окремо.

Молекулярно-кінетична теорія пояснює в'язкість рухом і взаємодією молекул.

У рідинах, де відстані між молекулами багато менше, ніж в газах, в'язкість обумовлена ​​в першу чергу міжмолекулярним взаємодією, що обмежує рухливість молекул. У рідини молекула може проникнути в сусідній шар лише при утворенні в ньому порожнини, достатньої для перескакування туди молекули. На утворення порожнини (на «розпушування» рідини) витрачається так звана енергія активації в'язкої течії. Енергія активації зменшується з ростом температури і зниженням тиску. У цьому полягає одна з причин різкого зниження в'язкості рідин з підвищенням температури і зростання її при високому тиску. При підвищенні тиску до декількох тис. Атмосфер в'язкість збільшується в десятки і сотні разів. Сувора теорія в'язкості рідин, в зв'язку з недостатньою розробленістю теорії рідкого стану, ще не створена.







В'язкість окремих класів рідин і розчинів залежить від температури, тиску і хімічного складу.

В'язкість рідин залежить від хімічної структури їх молекул. В рядах подібних хімічних сполук (насичені вуглеводні, спирти, органічні кислоти і т.д.) В'язкість змінюється закономірно - зростає зі зростанням молекулярної маси. Висока в'язкість мастил пояснюється наявністю в їх молекулах циклів. Дві рідини різної в'язкості, які не реагують один з одним при змішуванні, володіють в суміші середнім значенням в'язкості. Якщо ж при змішуванні утворюється хімічна сполука, то в'язкість суміші може бути в десятки разів більше, ніж в'язкість вихідних рідин.

Виникнення в рідинах (дисперсних системах або розчинах полімерів) просторових структур, утворених зчепленням частинок або макромолекул, викликає різке підвищення в'язкості. При перебігу «структурованої» рідини робота зовнішньої сили витрачається не тільки на подолання в'язкості, але і на руйнування структури.

У газах відстані між молекулами значно більше радіусу дії молекулярних сил, тому В'язкість газів визначається головним чином молекулярним рухом. Між рухомими відносно один одного шарами газу відбувається постійний обмін молекулами, обумовлений їх безперервним хаотичним (тепловим) рухом. Перехід молекул з одного шару в сусідній, який рухається з іншою швидкістю, призводить до переносу від шару до шару певного імпульсу. В результаті повільні шари прискорюються, а більш швидкі сповільнюються. Робота зовнішньої сили F. врівноважує в'язкий опір і підтримує усталене протягом, повністю переходить в теплоту. В'язкість газу не залежить від його щільності (тиску), так як при стисненні газу загальна кількість молекул, які переходять із шару в шар, збільшується, але зате кожна молекула менш глибоко проникає в сусідній шар і переносить менший імпульс (закон Максвелла).

Прилад для вимірювання в'язкості називається віскозиметром.







Схожі статті