1.5 Текучесть и вязкость
Текучесть это свойство, означающее способность течь под влиянием самых малых сдвигающих усилий.
Вязкостью называется свойство жидкости оказывать сопротивление относительному сдвигу и скольжению соприкасающихся слоёв. Вязкость характеризует степень текучести жидкости или подвижности её частиц.
Все реальные жидкости обладают определённой вязкостью. Вязкость приводит к появлению сил внутреннего трения между смежными слоями, текущими с различными скоростями.
Пусть жидкость течёт вдоль плоской стены параллельными слоями. Тормозящее влияние стены приводит к тому, что разные слои будут иметь разные скорости (рис. 1.1). Рассмотрим слои А и В на расстоянии y друг от друга. Слой А движется со скоростью u, а слой В со скоростью (u + u).
Вследствие разности скоростей слой
Отношение (u/y)
есть градиент скорости или относительный сдвиг.
При этом движении в результате внутреннего
трения появляются касательные напряжения (сила трения на единицу площади) (тау). Аналогично сдвигу в твёрдых телах
запишем зависимость между напряжением
и деформацией: = × .
Рисунок 1 – Изменение скорости слоёв жидкости
Если слои находятся бесконечно близко друг к другу, зависимость имеет вид:
= × . (1.11)
Впервые это соотношение показал Ньютон, и оно носит название закон Ньютона.
Силы трения
(сдвига) в жидкости не зависят от давления.
Внутреннее трение прямо пропорционально
площади соприкосновения трущихся слоёв и градиенту скорости по нормали и зависит
от рода и состояния жидкости.
F = × .
Уравнение Ньютона имеет вид:
F = × × . (1.12)
Величина (эта) характеризует сопротивление жидкости сдвигу и называется коэффициентом динамической вязкости.
Для определения размерности коэффициента динамической вязкости выразим его из формулы (1.11):
Физический смысл коэффициента динамической вязкости : динамический коэффициент вязкости равен силе, которая возникает на 1 м2 поверхности двух, перемещающихся друг относительно друга слоёв жидкости при градиенте скорости (du/dy) = 1.
Для капельных
жидкостей с повышением температуры
коэффициент динамической вязкости
уменьшается, а для газов возрастает.
В расчётах чаще используют кинематический
= , (1.13)
Коэффициент кинематической вязкости характеризует ускорение (замедление) частиц, вызванное силами вязкости.
Коэффициент кинематической вязкости капельных жидкостей при давлениях, встречающихся в большинстве случаев (до 200 ат) весьма мало зависит от давления, и этим изменением в гидравлических расчётах пренебрегают.
Коэффициент кинематической вязкости капельных жидкостей зависит от температуры. С увеличением температуры уменьшается.
Коэффициент кинематической вязкости газов зависит от температуры и давления, возрастая с увеличением температуры.
Физики впервые вычислили предел текучести жидкости
https://ria.
ru/20200424/1570537666.html
Физики впервые вычислили предел текучести жидкости
Физики впервые вычислили предел текучести жидкости — РИА Новости, 24.04.2020
Физики впервые вычислили предел текучести жидкости
Российские и британские ученые впервые вывели одно из фундаментальных уравнений физики, позволяющее теоретически вычислить предел, до которого жидкость остается РИА Новости, 24.04.2020
2020-04-24T23:08
2020-04-24T23:08
2020-04-24T23:14
наука
российская академия наук
открытия — риа наука
химия
физика
вселенная
/html/head/meta[@name=’og:title’]/@content
/html/head/meta[@name=’og:description’]/@content
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/04/18/1570531641_0:395:2048:1547_1920x0_80_0_0_172a9bb77e744f44377acd56ceb25875.jpg
МОСКВА, 24 апр — РИА Новости. Российские и британские ученые впервые вывели одно из фундаментальных уравнений физики, позволяющее теоретически вычислить предел, до которого жидкость остается жидкостью.
Уравнение основано на фундаментальных природных константах. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.Известно, что жидкости становятся более густыми при охлаждении и более жидкими при нагревании. Если их продолжать нагревать, жидкости начинают кипеть и переходят в газообразное состояние. В точке перехода состояния, которая зависит не только от температуры, но и от давления, жидкость обладает минимальной вязкостью. Это и есть предел текучести.Традиционно считается, что вязкость невозможно рассчитать теоретически, поскольку она сложным образом зависит от структуры жидкости, ее состава, химических взаимодействий, а также от внешних условий. Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг сравнил сложность расчета вязкости воды с проблемой вычисления фундаментальных физических констант, лежащих в основе структуры нашей Вселенной.Несмотря на все трудности Косте Траченко из Лондонского университета королевы Марии и Вадиму Бражкину, российскому ученому, директору института физики высоких давлений РАН, это удалось.
При этом в полученном учеными уравнении предела текучести используются две фундаментальные физические константы — измеримыми свойствами физической природы, которые не меняются — минимальное значение элементарной вязкости, представляющее собой произведение вязкости и объема на молекулу, и постоянной Планка, которая управляет квантовым миром — безразмерным отношением массы протона к электрону.»Этот результат поразителен, — приводятся в пресс-релизе Лондонского университета королевы Марии слова профессора Кости Траченко. — Вязкость — сложное свойство, сильно различающееся для разных жидкостей и внешних условий. Однако оказалось, что значение минимальной вязкости для всех жидкостей может быть простым и универсальным».У открытия есть реальное практическое применение. Во-первых, новое уравнение будет полезным при создании новых жидкостей сверхнизкой вязкости для различных химических, промышленных или биологических процессов. Оно покажет тот предел, за который нет смысла стремиться, впустую расходуя ресурсы.
Одним из примеров, где это важно, является недавнее использование сверхкритических жидкостей для экологически чистых способов обработки и растворения сложных отходов.Во-вторых, так как полученное ограничение является фундаментальным, то есть основывается на базовых физических константах, открытие можно использовать для описания процессов, происходящих во Вселенной в целом, например, для определения так называемой «обитаемой зоны», где могут образовываться звезды и планеты, возникать жизненно важные молекулярные структуры.»Есть признаки того, что фундаментальный нижний предел вязкости жидкости может быть связан с очень разными областями физики: черными дырами, а также новым состоянием вещества, кварк-глюонной плазмой, которая появляется при очень высоких температурах и давлениях. Изучение и оценка этих и других связей — вот что делает исследование таким захватывающим», — отмечает академик Бражкин.
https://ria.ru/20200417/1570205623.html
https://ria.ru/20200311/1568426272.html
РИА Новости
1
5
4.
7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
2020
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
Новости
ru-RU
https://ria.ru/docs/about/copyright.html
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
1920
1080
true
1920
1440
true
https://cdnn21.img.ria.ru/images/07e4/04/18/1570531641_0:238:2048:1774_1920x0_80_0_0_d72b513212d0cbeb1539370738186002.jpg
1920
1920
true
РИА Новости
1
5
4.7
96
internet-group@rian.
ru
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
РИА Новости
1
5
4.7
96
7 495 645-6601
ФГУП МИА «Россия сегодня»
https://xn--c1acbl2abdlkab1og.xn--p1ai/awards/
российская академия наук, открытия — риа наука, химия, физика, вселенная
Наука, Российская академия наук, Открытия — РИА Наука, Химия, Физика, Вселенная
МОСКВА, 24 апр — РИА Новости. Российские и британские ученые впервые вывели одно из фундаментальных уравнений физики, позволяющее теоретически вычислить предел, до которого жидкость остается жидкостью. Уравнение основано на фундаментальных природных константах. Результаты опубликованы в журнале Science Advances.
Известно, что жидкости становятся более густыми при охлаждении и более жидкими при нагревании. Если их продолжать нагревать, жидкости начинают кипеть и переходят в газообразное состояние.
В точке перехода состояния, которая зависит не только от температуры, но и от давления, жидкость обладает минимальной вязкостью. Это и есть предел текучести.
Традиционно считается, что вязкость невозможно рассчитать теоретически, поскольку она сложным образом зависит от структуры жидкости, ее состава, химических взаимодействий, а также от внешних условий. Нобелевский лауреат Стивен Вайнберг сравнил сложность расчета вязкости воды с проблемой вычисления фундаментальных физических констант, лежащих в основе структуры нашей Вселенной.
Несмотря на все трудности Косте Траченко из Лондонского университета королевы Марии и Вадиму Бражкину, российскому ученому, директору института физики высоких давлений РАН, это удалось.
17 апреля 2020, 17:19Наука
Российские ученые назвали потенциальные сверхпроводящие соединения
При этом в полученном учеными уравнении предела текучести используются две фундаментальные физические константы — измеримыми свойствами физической природы, которые не меняются — минимальное значение элементарной вязкости, представляющее собой произведение вязкости и объема на молекулу, и постоянной Планка, которая управляет квантовым миром — безразмерным отношением массы протона к электрону.
«Этот результат поразителен, — приводятся в пресс-релизе Лондонского университета королевы Марии слова профессора Кости Траченко. — Вязкость — сложное свойство, сильно различающееся для разных жидкостей и внешних условий. Однако оказалось, что значение минимальной вязкости для всех жидкостей может быть простым и универсальным».
У открытия есть реальное практическое применение. Во-первых, новое уравнение будет полезным при создании новых жидкостей сверхнизкой вязкости для различных химических, промышленных или биологических процессов. Оно покажет тот предел, за который нет смысла стремиться, впустую расходуя ресурсы. Одним из примеров, где это важно, является недавнее использование сверхкритических жидкостей для экологически чистых способов обработки и растворения сложных отходов.
Во-вторых, так как полученное ограничение является фундаментальным, то есть основывается на базовых физических константах, открытие можно использовать для описания процессов, происходящих во Вселенной в целом, например, для определения так называемой «обитаемой зоны», где могут образовываться звезды и планеты, возникать жизненно важные молекулярные структуры.
«Есть признаки того, что фундаментальный нижний предел вязкости жидкости может быть связан с очень разными областями физики: черными дырами, а также новым состоянием вещества, кварк-глюонной плазмой, которая появляется при очень высоких температурах и давлениях. Изучение и оценка этих и других связей — вот что делает исследование таким захватывающим», — отмечает академик Бражкин.
11 марта 2020, 12:40Наука
Раскрыта тайна происхождения материи во Вселенной
3.7: Вязкость — Химия LibreTexts
- Последнее обновление
- Сохранить как PDF
- Идентификатор страницы
- 390981
Вязкость — это еще один тип объемного свойства, определяемый как сопротивление жидкости течению.
Введение
Вязкостью может быть не только сопротивление жидкости течению, но и сопротивление газа течению, изменению формы или движению. Противоположностью вязкости является текучесть, которая измеряет легкость течения, в то время как жидкости, такие как моторное масло или мед, которые являются «медленными» и имеют высокую вязкость, известны как вязкие . Можно задаться вопросом, что на самом деле происходит с жидкостями, чтобы заставить один тип течь быстрее, а другой — более сопротивляться течению, например, сравнение между медом и водой раньше. Поскольку часть жидкости движется, она заставляет другие соседние части жидкости двигаться вместе с ней, вызывая внутреннее трение между молекулами, что в конечном итоге приводит к уменьшению скорости потока.
Также важно отметить, что на вязкость жидкостей и газов влияет температура , но противоположным образом, то есть при нагревании вязкость жидкости быстро уменьшается, а газы текут медленнее. Почему это так? С повышением температуры увеличивается и средняя скорость молекул в жидкости, в результате чего они проводят меньше времени со своими «соседями». Поэтому с повышением температуры средние межмолекулярные силы уменьшаются, и молекулы могут взаимодействовать, не «утяжеляя» друг друга. Однако вязкость газа увеличивается с повышением температуры, поскольку при более высоких температурах увеличивается частота межмолекулярных столкновений. Поскольку большую часть времени молекулы летают в пустоте, любое усиление их контакта друг с другом будет увеличивать межмолекулярную силу, что в конечном итоге приведет к невозможности движения всего вещества.
Измерение вязкости
Существует множество способов измерения вязкости. Один из самых элементарных способов — позволить сфере, например металлическому шарику, упасть через жидкость и измерить время падения металлического шарика: чем медленнее падает сфера, тем выше измеряемая вязкость.
\[ \eta =K t \label{1}\]
где \(K\) — значение жидкости с известной вязкостью и плотностью, такой как вода. Когда значение K известно, можно определить вязкость путем измерения количества времени, в течение которого испытательная жидкость течет между двумя градуированными отметками.
Единицы измерения:
1 Паскаль-секунда (Па•с) = 1 кг•м?1•с?1 1 Пуаз = 1 г•см?1•с?1
Соотношение между паскаль-секунда в пуаз:
10 P = 1 кг•м?1•с?1 = 1 Па•с 1 сП = 0,001 Па•с = 1 мПа•с что вязкость может удвоиться при изменении всего на 5 градусов по Цельсию.
| Температура | Вязкость |
|---|---|
| 290,00 | 96.102 |
| 295,00 | 75.392 |
| 300,00 | 59.906 |
| 305,00 | 48.167 |
| 310,00 | 39.153 |
| 315,00 | 32.150 |
| 320,00 | 26. 649 |
| 325,00 | 22.283 |
| 330,00 | 18.785 |
| 335,00 | 15,956 |
| 340,00 | 13.651 |
обратите внимание, как повышение температуры снижает вязкость жидкости, которой в данном случае является оливковое масло воды 3. Зависимость текучести жидкостей от температуры Скачать PDF Скачать PDF Природа том 125 , страница 709 (1930)Цитировать эту статью 311 доступов 1 Цитаты Сведения о показателях В отношении редакционного комментария в NATURE от 29 марта могу сказать, что мое письмо от 3 февраля по этому вопросу было передано в то же время в Journal of Rheology и опубликовано в его январском номере в эта страна. Исследовательская лаборатория, Eastman Kodak Company, Rochester, N. Ссылки
Авторы и авторство
7: Viscosity распространяется под лицензией CC BY-NC-SA и был создан, изменен и/или курирован LibreTexts. Зависимость текучести жидкостей от температуры
Abstract
Как вы сказали, я не знал, что проф. Андраде работает над этим вопросом. Его формула η = Ae k / T , где η = вязкость, очевидно, совпадает с предложенным мною, где Φ = 1/η, текучесть. Как указывалось в моей заметке от 15 февраля, также опубликованной в журнале NATURE от 30 марта, нас обоих фактически предвосхитили сеньор де Гусман и профессор К. Друкер. Любопытно, что столь значительный промах произошел в признании того, что, несомненно, представляется наиболее удовлетворительной формулой, связывающей вязкость или текучесть жидкостей с температурой. Меня самого к ней привели работы Стюарта, Каца, Принса и других по рентгеновским диаграммам жидкостей. Существование «частичной региональной ориентации» молекул в жидкостях предполагает разделение на неориентированные и ориентированные виды, причем последние рассматриваются как слабодеформированные. Применяя уравнение Максвелла-Больцмана в форме Информация о авторе
Авторы и принадлежность
