Молекулярные механизмы вязкости жидкостей и газов. Евдокимов И.Н.

Проектно -исследовательская работа по физике 9 класс

Молекулярные механизмы вязкости жидкостей и газов. Евдокимов И.Н.

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение средняя общеобразовательная школа №5 г.Алейска Алтайского края

Исследовательская работа

Исследование коэффициента

вязкости жидкостей

Выполнила:

Юдина Анна,

ученица 9 класса

Руководитель:

Гесс И.В.,

учитель физики,информатики

I квалификационная категория

Алейск- 2017г.

Оглавление

Введение

Разработка старых и освоение новых нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений в России и за рубежом требует решение все более сложных научных, технических и экономических задач.

Проблемы, которые существуют в нефтяной и газовой отрасли показывает необходимость некоторых вопросов, касающихся свойств жидкостей и газов. Одним из параметров жидкостей и газов является вязкость, учёт этого параметра необходим при добыче, транспортировке и переработке нефти, газа и т.д.

Разработка месторождений и перекачка нестабильных углеводородных систем требует определения вязкости таких сред. В последнее время разрабатываются месторождения нефти, среди которых часто встречаются нефти с неньютоновским поведением.

Неньютоновская зависимость вязкости от скорости течения требует определённые требования к транспортировке таких сред. Интенсивное развитие технологии добычи, транспортировки и переработки сырья требует расширения представлений о вязкости.

Объект исследования: неньютоновские жидкости(смесь крахмала с водой, бензин, масло подсолнечное)

Предмет исследования:коэффициент вязкостиненьютоновских жидкостей

Цель работы:исследовать коэффициент вязкости неньютоновских жидкостей с помощью опытов.

Задачи:

  1. Изучить теорию о неньютоновских жидкостях;

  2. Теорию подтвердить научными экспериментами.

В ходе работы мною был проведен подбор и анализ используемых источников информации:

  1. Бретшнайдер Ст. Свойства газов и жидкостей.-М.-Л.:Химия,1966.

  2. Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю. Молекулярные механизмы вязкости жидкости. Часть I. Основные понятия. – М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2005. – 59с.

  3. Никулин С.С. Определение вязкости жидкости методом Стокса. – Тамбов: Изд-во ГОУ ВПО ТГТУ, 2011. – 12с.

  4. Рид Р.Г., Праусниц Дж., Шервуд Т. Свойства газов и жидкостей: Справочное пособие — Л.: Химия, 1982. — 592 c.

  5. Штеренлихт Д.В. Гидравлика: Учебник для вузов. – М.: Энерго-атомиздат, 1984. – 640с.

  6. http://window.edu.ru/resource/253/46253/files/gubkin04.pdf

Методы: практический, теоретический, эксперимент.

Новизна исследованиясостоит в том, что в ходе эксперимента исследовали коэффициент вязкости неньютоновских жидкостей.

Теоретическая значимость заключается в рассмотрении теоретических аспектов по теме вязкости жидкостей

Практическая значимость состоит в проведении экспериментов, в ходе которых исследовали неньютоновские жидкости и измеряли коэффициент вязкости.

Место и сроки проведения работы:с октября 2016 года – февраль 2017 года в МБОУ СОШ №5 г.Алейска Алтайского края.

Глава 1

1.1 Вязкость и реология

Ньютон пришел к изучению течения жидкостей, когда пытался моделировать движение планет Солнечной система посредством вращения цилиндра, изображавшего Солнце, в воде.

В своих наблюдениях он установил, что если поддерживать вращение цилиндра, то оно постепенно передаётся всей массе жидкости.

Впоследствии для описания подобных свойств жидкостей стали использовать термины «внутреннее трение» и «вязкость», получившие одинаковое распространение. Исторически, эти работы Ньютона положили начало изучению вязкости и реологии.

Дальнейшее развитие реология получила в работах Пуазейля с целью изучения закономерностей течения крови с сосудах. Все работы и привели его к открытию закона.

он установил, что количество воды, протекающей по трубке, прямо пропорционально четвертой степени диаметра трубки и первой степени давления. Далее благодаря Бернулли, Дарси, Кулону, Навье, Стоксу, Шведову были выполнены работы по изучению вязкости.

С тех пор все большее число исследователей занимаются проблемами вязкости и реологии, в связи с их большой значимостью для практики.

В настоящее время структурно-механические свойства тел и сред исследуют методами реологии – науки о деформациях и течении материальных систем. Собственно, реология изучает механические свойства систем по проявлению деформации под действием внешних напряжений. Методы реологии широко используются для описания вязких свойств самых различных систем.[2]

1.2 Коэффициенты вязкого течения

При движении вязкой среды возникает сопротивление, подобное сопротивлению при перемещении тела вдоль поверхности. Поэтому явление вязкости можно определить как проявление сопротивления среды при перемещении одного ее внутреннего слоя относительно другого. Вязкость можно определить и как свойство, благодаря которому выравниваются скорости движения соседних слоёв жидкости или газа.

Основными количественными характеристиками вязкости являются динамический коэффициент вязкости η и кинематический коэффициент вязкости ν.

Они связаны соотношением ν = , ρ – плотность среды.

Иногда используют величину, обратную динамическому коэффициенту вязкости = , которая называется коэффициент текучести.

В международной системе единиц (СИ) единицей динамической вязкости является

1 Па с = 1 = 1 = 10 П

Величина равная 1 , называется стоксом.

Динамический и кинематический коэффициент вязкости в значительной мере зависит от температуры. Вязкость жидкостей убывает с возрастанием температуры, в то время как вязкость газов обычно увеличивается.[2]

1.3 Течение в жидкостях

Так как явление вязкости определяется характером движения и взаимодействия молекул данного вещества друг с другом, то количественное изучение этого явления – измерение коэффициентов вязкости, имеет значение не только для техники и производства, но и позволяет получить существенные сведения о молекулярном движении и взаимодействии в веществе. Существуют границы применимости различных методов измерения вязкости, которые во многом определяются изменением характера течения жидкости.

Большинство течений жидкостей и газов как в природе (воды в морях, реках, водопадах и т.д.), так и в технических устройствах (трубах, каналах, струях, в резких изгибах профилей труб и т.д.). Это необходимо учитывать при проектировании и перестройке технических объектов: гидротехнических сооружений, турбинных установок, газо-и нефтепроводных магистралей, насосов и т.д.[2]

Глава 2

Экспериментальная часть

2.1 Неньютоновская жидкость

Идеальная жидкость, то есть жидкость, движущаяся без трения, является абстрактным понятием. Всем реальным жидкостям в большей или меньшей степени присуща вязкость или внутреннее трение. Вязкость проявляется в том, что возникающее в жидкости движение после прекращения действия причин, его вызвавших, постепенно прекращается.

Проведем некоторые эксперименты с неньютоновскими жидкостями.[3]

Эксперимент №1 «Получение неньютоновской жидкости»

Цель: получить неньютоновскую жидкость и проверить, как она ведёт себя в обычных условиях.

Оборудование: вода, крахмал, чаша.

Ход эксперимента

  1. Взяла чашу с водой и крахмал. Смешала в равных долях вещества.

  2. Получилась белая жидкость.

Заметила, если мешать быстро, чувствуется сопротивление, а если медленнее то нет.

Получившуюся жидкость можно налить в руку и попробовать скатать шарик, при воздействии на жидкость, пока мы будем катать шарик, в руках будет твердый шар из жидкости, причем, чем быстрее и сильнее мы будем на него воздействовать, тем плотнее и тверже будет наш шарик.

Как только мы разожмем руки, твердый до этого времени шар тут же растечется по руке. Связанно это будет с тем, что, после прекращения воздействия на него, жидкость снова примет свойства жидкой фазы.

Эксперимент №2 «Изменение вязкости жидкости при вращении»

Цель: проверить, как изменяется вязкость жидкости.

Оборудование: два сосуда, вода, яичный желток.

Ход эксперимента

  1. В сосуды поместили жидкости разного состава: вода, яичный белок.

  2. Вращали стеклянной палочкой в стакане с водой и в стакане с яичным белком.

В стакане с белком жидкость поднималась у стенок стакан, а в стакане с водой собирается в центре вращения и поднимается по палке.

Заметила, что при вращении вязкость жидкости во втором случае уменьшается.

Эксперимент №3

«Вычисление коэффициента вязкости жидкости по методу Стокса»

Вязкость – важная физико-химическая характеристика вещества. Величина, обратная вязкости, называется текучестью. Вязкость – свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу слоёв.

Вязкость проявляется в том, что при относительном перемещении слоёв жидкости медленнее движущийся слой жидкости «тормозит» слой, движущийся быстрее, и наоборот.Вязкость обусловлена наличием между отдельными частицами жидкости сил притяжения, которые при перемещении одной части жидкости относительно другой сдерживают движение слоёв.

[3] Для измерения вязкости применяют ряд экспериментальных методов, основанных на различных принципах: метод Стокса, с помощью вискозиметра Гесса, метод Пуазейля.

С методом Стокса постараемся разобраться при помощи наглядных экспериментов.

Для определения вязкости жидкости по методу Стокса взяли высокий цилиндрический сосуд с жидкостью.

На сосуде имеются две кольцевые метки А и В, расположенные на расстоянии друг от друга. Расстояние между метками можно изменять.

Бросая шарик в сосуд, по секундомеру отмечаем время t прохождения шариком расстояния =АВ между двумя метками.

Так как на шарик, опущенный в жидкость, действуют три силы: сила тяжести, выталкивающая сила и сила сопротивления, то для силы тяжести и выталкивающей силы получаем выражения:

=

=

Преобразование этих формул путём подстановки выражения для скорости движения = и замены радиуса шарика rна диаметр d, получаем

Источник: https://infourok.ru/proektno-issledovatelskaya-rabota-po-fizike-klass-issledovanie-koefficienta-vyazkosti-zhidkostey-2944623.html

1 ЕвдокимовЕвдокимовЕвдокимовЕвдокимов Игорь Николаевич, ЕлисеевНиколай Юрьевич.Молекулярные механизмы вязкости жидкости и газа.Часть 1. Основные понятия. Методическое

Молекулярные механизмы вязкости жидкостей и газов. Евдокимов И.Н.

Книги по всем темамPages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   …   | 6 | МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РФ Федеральное агентство по образованию РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М.

ГУБКИНА, к а ф е д р а ф и з и к и Посвящается 75-летию РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина И.Н. Евдокимов, Н.Ю. Елисеев МОЛЕКУЛЯРНЫЕ МЕХАНИЗМЫ ВЯЗКОСТИ ЖИДКОСТИ И ГАЗА Ч А С Т Ь О С Н О В Н Ы Е П О Н Я Т И Я.

Под редакцией проф. В.

Б. Нагаева.

МОСКВА, 2005 УДК 53 Евдокимов И.Н., Елисеев Н.Ю. Молекулярные механизмы вязкости жидкости и газа. Часть 1. Основные понятия. — М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2005. – 59 с.

Под редакцией проф. В.Б. Нагаева.

Методическое пособие по курсу молекулярные механизмы вязкости жидкости и газа.

Одним из важных свойств газов и жидкостей является вязкость, учет которой необходим при добыче, транспорте и переработке газа, газового конденсата и нефти.

Интенсивное развитие технологий добычи, транспорта и переработки углеводородного сырья требует хорошего знания представлений о вязкости. В пособии представлены теоретические основы вязкого течения жидкостей и газов.

Рецензент: доц. А.И. Светличный.

© РОССИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ НЕФТИ И ГАЗА имени И.М. ГУБКИНА, 2005 2 ПРЕДИСЛОВИЕ.

Разработка старых и освоение новых нефтяных, газовых и газоконденсатных месторождений в нашей стране и за рубежом требует решения все более сложных научных, технических и экономических задач.

Комплексный подход к проблемам нефтяной и газовой отрасли показывает необходимость более серьезной проработки широкого круга вопросов, касающихся свойств жидкостей и газов. Одним из важных параметров жидкостей и газов является вязкость, учет которой необходим при добыче, транспорте и переработке газа, газоконденсата и нефти.

Реальные среды, с которыми приходится сталкиваться на производстве, обычно бывают многокомпонентными, многофазными и дисперсными, т.е. представляют собой системы, состоящие как минимум из двух фаз, при этом одна из фаз раздроблена и распределена в другой.

Вязкость таких дисперсных систем зависит от соотношения фаз, скорости течения, степени дисперсности и многих других параметров.

Изучением сопротивления перемещению (вязкости коэффициента внутреннего трения) и деформации вещества занимается наука реология, методы которой получают широкое распространение, как в исследовательской деятельности, так и на производстве при решении технологических задач.

При добыче и транспорте нефти, в связи со значительным обводнением месторождений, все чаще приходится иметь дело не с чистым углеводородным сырьем, а с его смесью с водой, обычно в виде эмульсий, вязкость которых может сильно меняться в технологическом процессе.

Разработка газовых и газоконденсатных месторождений и перекачка нестабильных углеводородных систем требует определения вязкости таких дисперсных сред, как жидкость в газе (аэрозоли) или газ в жидкости (газовая эмульсия). В последнее время начинается разработка месторождений высоковязких нефтей, среди которых часто встречаются нефти с неньютоновским поведением.

Неньютоновская зависимость вязкости от скорости течения накладывает определенные требования на транспортировку таких нефтей. При использовании методов повышения углеводородоотдачи пластов все чаще в качестве вытесняющей жидкости используют мицеллярные растворы, различные эмульсии или полимерные составы.

Поведение таких жидкостей при течении может быть достаточно сложным, а для эффективного контроля и управления процессами заводнения необходимо знание вязкостных характеристик этих систем.

Интенсивное развитие технологии добычи, транспорта и переработки углеводородного сырья требует расширения представлений о вязкости. В данном методическом пособии использованы материалы лекций, читаемых авторами студентам факультета разработки нефтяных и газовых месторождений РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина.

Учебное пособие предназначено для студентов специальности 070600.«Физические процессы горного и нефтегазового производства» по направлению 650600 “Горное дело”, а также для магистрантов программы 553609 «Физика пластовых флюидов», направления 553600 «Нефтегазовое дело».

РАЗДЕЛ 1. ВЯЗКОСТЬ И РЕОЛОГИЯ. ОСНОВНЫЕ ПОНЯТИЯ.

Ньютон пришел к изучению течения жидкостей, пытаясь моделировать движение планет Солнечной системы посредством вращения цилиндра, изображавшего солнце, в воде.

В своих наблюдениях он установил, что если поддерживать вращение цилиндра, то оно постепенно передастся всей массе жидкости, а результаты его наблюдений были подробно отражены в трактате «О круговом движении в жидкостях» (1687 г.).

Рассматривая эти явления, доступные непосредственному наблюдению, Ньютон приписывал их «недостатку скольжения» между частицами жидкости и использовал термин «attritus», т.е. трение.

Впоследствии для описания подобных свойств жидкостей стали использовать термины «внутреннее трение» и «вязкость», получившие одинаковое распространение. Исторически, эти работы Ньютона положили начало изучению вязкости и реологии.

Дальнейшее развитие реологии связывают с работами Пуазейля, выполненными в середине ХIХ века с целью изучения закономерностей течения крови в сосудах. Дляупрощения эксперимент ов Пуазейль моделировал течение воды в стеклянных трубках.

Эти работы и привели его к открытию закона, впоследствии названного его именем. Он установил, что количество, воды, протекающей по трубке, прямо пропорционально четвертой степени диаметра трубки и первой степени давления.

В том же XIX веке благодаря Бернулли, Кулону, Навье, Стоксу, Дарси, Шведову были выполнены важные пионерские работы по изучению вязкости. С тех пор всё большее число исследователей занимается вопросами вязкости и реологии, в связи с их большой значимостью для практики.

В нашей стране работы в области вязкости и реологии связаны с П.А. Ребиндером, М.М. Кусаковым, М.П. Волоровичем, Г.И. Фуксом и многими другими исследователями.

В наше время структурно-механические свойства сред и тел исследуют методами реологии – науки о деформациях и течении материальных систем.

Сам же термин «Реология» появился в середине тридцатых годов XX века, хотя первыми исследованиями реологии, известными в настоящее время, можно назвать работы египтянина Аменемхета, жившего примерно в 1540 г. до н.э.

При конструировании водяных часов он вводил поправку на изменение вязкости воды из-за значительного перепада между дневной и ночной температурой. Собственно реология изучает механические свойства систем по проявлению деформации под действием внешних напряжений. Методы реологии широко используют для исследования молекулярной структуры и описания вязких свойств самых различных систем.

Коэффициенты вязкого течения.

При движении вязкой среды возникает сопротивление, в некотором смысле аналогичное сопротивлению при перемещении тела вдоль поверхности.

Поэтому явление вязкости можно определить как проявление сопротивления среды при перемещении одного ее внутреннего слоя относительно другого. По аналогии c явлениями трения на внешних поверхностях движущихся тел, вязкость называют также внутренним трением. Вязкость можно определить и как свойство, благодаря которому выравниваются скорости движения соседних слоев газа или жидкости.

Основными количественными характеристиками вязкости являются динамический коэффициент вязкости (сокращенно – динамическая вязкость) и кинематический коэффициент вязкости (сокращенно – кинематическая вязкость), связанные соотношением = /, (1) где — плотность среды. Кроме того, иногда используют величину обратную динамическому коэффициенту вязкости: т = 1/, называемую коэффициентом текучести (сокращенно – текучестью).

В физической системе единиц (СГС) динамический коэффициент вязкости выражают в пуазах (П), по имени французского исследователя Пуазейля, равных 1П = 1г/(смс). Обычно пользуются в сто раз меньшей единицей – сантипуазом, которой соответствует динамическая вязкость воды при 20,2°С и нормальном давлении.

В Международной системе (СИ) единицей динамической вязкости является Паскаль-секунда 1 Пас = 1 Нс/м2 = 1кг/(мс) = 10 П, равная 103 сантипуаз.

Коэффициент кинематической вязкости выражается в см2/с, м2/с;

величину, равную 1 см2/с, называют стоксом, по фамилии известного ученого Стокса, а в сто раз меньшую сантистоксом.

Динамический и кинематический коэффициенты вязкости, как жидкостей, так и газов в значительной мере зависят от температуры. При этом, как правило, вязкость жидкостей убывает с возрастанием температуры, в то время как вязкость газов обычно увеличивается.

Элементарная молекулярно-кинетическая теория вязкости.

В зависимости от температуры и давления вещество может находиться в различных агрегатных состояниях: твердом, жидком и газообразном. В твердых телах молекулы находятся в сильной взаимосвязи, расположены в определенном порядке и совершают только тепловое колебательное движение.

Вероятность покинуть занятое молекулой (атомом) место мала. Поэтому твердые тела сохраняют заданную форму и объем.

В жидкостях тепловое движение существенно выше, часть молекул получает достаточную энергию возбуждения, и они покидают свои места, перемещаясь по всему объему, но их кинетическая энергия остается недостаточной для выхода за пределы жидкости. Поэтому жидкости сохраняют свой объем.

В газах тепловое движение еще больше, а молекулы удалены настолько, что взаимодействие между ними становится очень слабым и газ получает возможность беспредельно расширяться.

Свободное перемешивание молекул в жидкостях и газах приводит к тому, что они изменяют свою форму при приложении сколь угодно малого силового действия. Это явление называют текучестью.

Жидкости и газы принимают форму того сосуда, в котором они содержатся.

В процессе хаотического движения молекул в газе они претерпевают столкновения. Столкновения характеризуют эффективным диаметром молекулы, под которым понимают минимальное расстояние между центрами молекул при их сближении. А расстояние, которое молекула проходит между столкновениями, называют свободным пробегом молекулы.

Качественно, основные представления молекулярной теории вязкости можно описать следующим образом.

Когда на газ или жидкость начинает действовать сила сдвига, которая приводит к появлению некоторого направленного движения, то в данной части объема к вектору скорости неупорядоченного теплового движения молекул добавляется вектор скорости направленного движения.

В результате столкновений происходит взаимный обмен импульсами молекул, и скорость направленного движения распространяется на соседние участки объема. Вблизи источника приложения силы вектор направленной скорости молекул имеет максимальное значение, а по мере удаления от источника величина направленной скорости убывает.

Подобная передача направленного импульса молекул от слоя к слою жидкости (газа) и является главной причиной возникновения вязкости. Согласно второму закону Ньютона, рассчитав величину импульса, передаваемого в единицу времени, можно найти силу внутреннего (вязкого) трения, действующую между слоями.

В простейших (линейных) моделях вязкого течения тангенциальная (касательная) сила F, вызываемая сдвигом слоев жидкости (газа) друг относительно друга (см. рисунок 1) :

dv F = — S (2), dz где dv/dz – градиент скорости течения (иначе – скорость сдвига), а – коэффициент динамической вязкости.

Рисунок 1. Сдвиговое течение вещества или течение Куэтта.

На рисунке 1 приведена схема однородного сдвига или вязкого течения слоя жидкости (газа) высотой h, заключенного между двумя пластинками, на которых нижняя (А) неподвижна, а верхняя (В) под действием тангенциальной силы F движется с постоянной скоростью; V(z) – зависимость скорости слоя от расстояния Z до неподвижной пластинки.

Численно, коэффициент динамической вязкости равен величине импульса, который переносится в единицу времени через площадку при градиенте скорости равном единице (в направлении, перпендикулярном к площадке).

В качестве простейшего примера, рассмотрим характеристики вязкости идеального газа.

Если слой газа течет с некоторой скоростью направленного движения v, то это значит, что все молекулы слоя обладают этой скоростью сверх скорости хаотического теплового движения, которое в текущем газе происходит совершенно так же, как и в покоящемся.

Каждая молекула имеет импульс направленного движения mv (m — масса молекулы). Обычно скорость течения газа значительно меньше средней скорости теплового движения его молекул.

Рассмотрим площадку S, параллельную скорости течения газа и, следовательно, перпендикулярную к направлению переноса импульса (см.

рисунок 2). Примем, что скорость течения газа убывает в направлении оси Z, т.е. скорость течения справа от площадки меньше, чем слева от нее. Благодаря обмену молекулами между обоими слоями газа (обмен происходит из-за тепловых движений) это различие в скорости течения уменьшается.

Молекулы справа от S замещаются другими молекулами, пришедшими слева, имеющими большую скорость v и, следовательно, больший импульс направленного движения.

При столкновении этих молекул с молекулами, находившимися до этого справа от S, большая скорость течения распределится между всеми молекулами справа, после чего скорость течения этого слоя, а следовательно, и направленный импульс, станут больше, в то время как скорость и направленный импульс слоя газа слева от S уменьшатся.

Другими словами, обмен молекулами, обусловленный тепловыми движениями, приводит к выравниванию скоростей течения различных слоев газа. Таков механизм переноса направленного импульса в направлении оси Z от одного слоя текущего газа к другому.

Результирующий направленный импульс L, переносимый в единицу времени через площадку S, определяется разностью направленных импульсов L1 и L2, переносимых молекулами, пересекающими площадку S слева направо и справа налево. Величины L1 и L2 равны произведениям направленного импульса отдельной молекулы на число молекул, пересекающих площадку в единицу времени.

Последнее равно одной шестой произведения S на число молекул в единице объема n и на среднюю скорость теплового движения молекулы v. Направленный импульс отдельной молекулы, который она приносит, пересекая площадку S, — это тот импульс, которым молекула обладала при последнем столкновении перед площадкой, т.е.

на расстоянии порядка средней длины свободного пробега от площадки.

V(z) S VVZ Рисунок 2. Схема течения.

Если скорость течения на расстоянии слева от S равна v1, то импульс молекулы, связанный с течением газа, равен mv1 (m — масса молекулы). Таким образом, L1 = nvmv1S.

Соответственно для молекул, пересекающих площадку S справа налево, L2 = nvmv2 S, где v2 — скорость течения газа на расстоянии справа от S.

Тогда, результирующий направленный импульс L, переносимый через единицу площади в единицу времени равен L = L1 – L2 = nvm(v1 — v2)S, где (v1 — v2) — разность скоростей течения газа в точках, отстоящих друг от друга на расстоянии 2, т. е.

dv (v1 — v2) = 2, dz и :

1 dv L = mnv S.

3 dz Вспомнив, что по второму закону Ньютона, импульс, передаваемый в единицу времени, равен силе внутреннего (вязкого) трения, действующей на слой газа, и сравнивая последнюю формулу с (2), получаем выражение для коэффициента вязкости:

1 = mnv = v, (3) 3 здесь = mn — плотность вещества.

Полученное выражение (3) дает оценку коэффициента вязкости с точностью до численного множителя, который только приблизительно равен 1/3. Из этого выражения, полученн впервые Максвеллом, также видно, что ого коэффициент вязкости идеального газа не должен зависеть от давления, так как произведение. не зависит от давления.

Качественно, рассуждения, ко торые использованы для вычисления коэффициента вязкости идеального газа, с определенными оговорками можно применять и при вычислениях вязкости жидкостей и даже твердых тел.

Виды течения. Турбулентная вязкость.

Так как явление вязкости определяется характером движения и взаимодействия молекул данного вещества друг с другом, то количественное изучение этого явления — измерение коэффициентов вязкости, имеет значение не только для производства и техники, но и позволяет получить существенные сведения о молекулярном движении и взаимодействии в изучаемом веществе.

Однако необходимо учитывать, что существуют границы применимости различных методов измерения вязкости, которые во многом определяются изменением характера течения жидкости.

При течении среды силы вязкости пропорциональны изменению скорости потока в направлении, перпендикулярном скорости. Естественно, их действие в особенности резко будет сказываться там, где эти изменения скорости велики.

Pages:     || 2 | 3 | 4 | 5 |   …   | 6 | Книги по всем темам

Источник: http://knigi.dissers.ru/books/1/8478-1.php

Biz-books
Добавить комментарий