Явища переносу - це процеси встановлення рівноваги в системі шляхом перенесення маси (дифузія), енергії (теплопровідність) і імпульсу молекул (внутрішнє тертя або в'язкість). Всі ці явища обумовлені тепловим рухом молекул.
У явищі в'язкості спостерігається перенесення імпульсу від молекул з шарів потоку, які рухаються швидше, до більш повільним. Наприклад, в разі протікання рідини або газу в прямолінійною циліндричній трубі (капілярі) при малих швидкостях потоку рух є ламінарним, тобто потік газу рухається окремими шарами, які не змішуються між собою. В цьому випадку шари являють собою сукупність нескінченно тонких циліндричних поверхонь, вкладених одна в іншу, що мають спільну вісь, збігається з віссю труби.
Внаслідок хаотичного теплового руху молекули безперервно переходять із шару в шар і при зіткненнях з іншими молекулами обмінюються імпульсами. При переході з шару з більшою швидкістю спрямованого руху в шар з меншою швидкістю, молекули переносять в інший шар свій імпульс спрямованого руху. В "швидший шар" переходять молекули з меншим імпульсом. В результаті перший шар уповільнює рух, а другий набуває велику швидкість. Досвід показує, що імпульс dP. який передається від шару до шару через поверхню S, пропорційний градієнту швидкості dv / dr. площі S і проміжку часу dt:
Формула Пуазейля була отримана в припущенні ламінарної течії газу або рідини. Однак зі збільшенням швидкості потоку рух стає турбулентним і шари, як це було зроблено на рис. 1, виділити неможливо. При турбулентному плині швидкість в кожній точці змінює своє значення і напрямок, зберігається тільки середнє значення швидкості. Характер руху рідини або газу в трубі визначається числом Рейнольдса
де <ν> - середня швидкість потоку, ρ - щільність рідини або газу.
У гладких циліндричних каналах перехід від ламінарного течії до турбулентного відбувається при Re
1000, тому при використанні формули Пуазейля необхідно забезпечити виконання умови Re <1000. Кроме этого, эксперимент необходимо проводить таким образом, чтобы сжимаемостью газа можно было пренебречь. Это возможно в том случае, когда перепад давлений вдоль капилляра значительно меньше самого давления. В данной установке давление газа несколько больше атмосферного (10 3 см вод. ст.). а перепад давлений составляет
10 см вод. ст. тобто приблизно 1% від атмосферного. Формула
справедлива для ділянки труби, в якому встановилося постійне протягом з квадратичним законом розподілу швидкостей по перетину труби. Такий перебіг встановлюється на деякій відстані від входу в капіляр, тому для досягнення достатньої точності експерименту необхідно виконання умови R<Схожі статті