Dinaminis skysčio klampa. Kokia yra jo fizinė ir mechaninė reikšmė?

Skystis yra apibrėžiamas kaip fizinis kūnas,Ji gali keisti savo formą, dėl to savavališkai mažai įtaka. Paprastai išskiriami du pagrindiniai skysčių tipai: lašinamas ir dujinis. Drėkinamieji skysčiai yra skysčiai įprastu prasme: vanduo, žibalas, aliejus, aliejus ir kt. Dujiniai skysčiai yra dujos, kurios įprastomis sąlygomis yra, pavyzdžiui, dujinės medžiagos, tokios kaip oras, azotas, propanas, deguonis.

Šios medžiagos skiriasi molekuliniumolekulių sąveikos struktūra ir rūšis tarpusavyje. Tačiau, atsižvelgiant į mechaniką, jie yra nuolatinė žiniasklaida. Dėl šios priežasties jiems yra nustatytos tam tikros mechaninės charakteristikos: tankis ir savitasis svoris; taip pat pagrindines fizines savybes: suspaudimą, temperatūros išplėtimą, tempiamojo stiprio, paviršiaus įtempimo jėgą ir klampa.

Klampumas reiškia skysčio medžiagos savybesPasipriešinti vienas kito sluoksnių slydimui ar sukirpimui. Šios sąvokos esmė yra trinties jėgos tarp skirtingų sluoksnių, esančių skysčio viduje, išvaizdos jų santykiniame judėjime. Skiriasi sąvokos "skysčio dinaminė klampa" ir jos "kinetinė klampa". Tada išsiaiškinkime, koks yra šių sąvokų skirtumas.

Pagrindinės sąvokos ir dimensija

Vidinė trinties jėga F, kylanti tarpjuda viena kitos atžvilgiu gretimų sluoksnių apibendrintas skysčio yra tiesiogiai proporcingas iš sluoksnių greičio ir jų kontakto sritis S. Šis jėga veikia statmenai į pasiūlymą, ir išreikštas Niutonas lygtis yra analitiškai

F = μS (ΔV) / (Δn),

kur (ΔV) / (Δn) = GV - greičio gradientas normalios krypties link judančių sluoksnių.

Proporcingumo koeficientas μ yra dinamine klampumas arba tiesiog bendrosios skysčio klampa. Iš Niutono lygtys yra lygus

μ = F / (S ∙ GV).

Fizinės matavimo sistemoje - klampumo vienetasapibrėžiama kaip terpės, kurioje vieneto greičio gradientui GV = 1 cm / sec, vienos kvadratinės centimetro trinties jėga yra 1 dyne klampa. Atitinkamai vieneto matmuo tam tikroje sistemoje yra išreiškiamas dyn ∙ sec ∙ cm ^ (-2) = r ∙ cm ^ (-1) ∙ sec ^ (-1).

Šis dinaminės klampos vienetas vadinamas poise (P).

1 P = 0,1 Pa ∙ s = 0,0102 kgf ∙ s ∙ m ^ (- 2).

Taip pat naudojami maži vienetai, būtent: 1 P = 100 cps (centipoise) = 1000 mP (milipozė) = 1000000 mc (mikroimpasas). Techninėje sistemoje, klampos vienetui, reikia įvertinti kgs ∙ s ∙ m ^ (- 2).

Tarptautinėje sistemoje yra klampos vienetasapibrėžiama kaip terpės, kurioje trinties jėga 1 N (nejuntonas), įtaka kietojo skysčio sluoksnio kvadratiniam metrui esant vienam greičio gradientui GV = 1 m / s 1 m. SI vertės matmuo SI sistemoje išreiškiamas kg ∙ m ^ (-1) ∙ c ^ (-1).

Be tokių savybių kaip dinamiškasskysčių klampa, kaip koeficiento μ santykis su skysčio tankiu įvedamas kinematinės klampos koncepcija. Kinematinės klampos koeficiento vertė matuojama Stokso (Ist = 1 cm2 (2) / s).

Klampumo koeficientas yra skaičiais lygus skaičiuijudesio juda, gabenama judesiomis dujomis per laiko vienetą statmenai judesiui, plotui vienetui, kai judesio greitis skiriasi pagal vieneto greitį dujų sluoksniuose, išdėstytuose viename ilgio vienete. Klampumo koeficientas priklauso nuo medžiagos rūšies ir būklės (temperatūros ir slėgio).

Dinaminė klampa ir kinematinė klampaskysčiai ir dujos labai priklauso nuo temperatūros. Buvo pažymėta, kad abu šie koeficientai mažėja didėjant skysčių nutekėjimo temperatūrai ir, atvirkščiai, didėja didėjant dujų temperatūrai. Šios priklausomybės skirtumas gali būti paaiškintas fiziniu molekulių sąveikos pobūdžiu nutekant skysčius ir dujas.

Fizinė prasmė

Molekulinės-kinetikos teorijos požiūriudujų klampumo reiškinys slypi tuo, kad judančioje terpėje dėl chaotiško molekulių judesio lygiagretūs įvairių sluoksnių greičiai. Taigi, jei pirmas sluoksnis juda tam tikra kryptimi greičiau nei antrasis greta esantis sluoksnis, nuo pirmojo sluoksnio iki antrosios pereina greitesnės molekulės ir atvirkščiai.

Todėl pirmas sluoksnis linkęs paspartinti judesįantrasis sluoksnis, o antrasis - lėtas pirmojo judesio. Taigi, bendras pirmojo sluoksnio judesio kiekis sumažės, o antrasis padidės. Dėl susidariusio judesio kiekio pokyčio būdingas klampumo koeficientas dujoms.

Skiriant skysčius, skirtingai nei dujos,Vidinė trintis daugiausia lemia tarpmiestinių jėgų veikimas. Kadangi atstumas tarp lašinamojo skysčio molekulių yra mažas, palyginti su dujine terpe, tuo pačiu metu svarbios ir molekulių sąveikos jėgos. Skysčio molekulės, taip pat kietųjų dalelių molekulės, svyruoja netoli pusiausvyros pozicijų. Tačiau skysčiuose šios pozicijos nėra stacionarios. Po tam tikro laiko skystoji molekulė staiga pasikeičia į naują padėtį. Tokiu atveju laikas, per kurį molekulės padėtis skystyje nesikeičia, vadinama "nusistovėjusio gyvenimo" laiku.

Tarpmolekulinės sąveikos jėgos žymiaipriklauso nuo skysčio tipo. Jei medžiagos klampumas yra maža, jis yra vadinamas "skysta", kaip srauto koeficiento ir dinaminės klampos skysčio - yra atvirkščiai proporcingas. Priešingai, medžiagos, kurių didelio klampos koeficientas gali turėti mechaninį kietumą, pavyzdžiui, derva. Medžiagos klampa labai priklauso nuo priemaišų sudėties, jų kiekio ir temperatūros. Didėjant temperatūrai kiekis "Sėdimas gyvenimo" laikas sumažėja, tokiu būdu didinant skysčių klampumo sumažėja ir medžiagos mobilumą.

Klampumo fenomenas, kaip ir kiti reiškiniaimolekulinis transportas (difuzija ir šilumos laidumas) yra negrįžtamas procesas, leidžiantis pasiekti pusiausvyros būseną, atitinkančią didžiausią entropiją ir minimalią laisvą energiją.

</ p>