נוזל מוגדר הגוף הפיזי,מסוגל לשנות את צורתו עם השפעה שרירותית קטנה עליו. בדרך כלל ישנם שני סוגים עיקריים של נוזלים: טיפות וגז. נוזלים לטפטף הם נוזלים במובן הרגיל: מים, נפט, שמן, שמן, וכן הלאה. נוזלים גזים הם גזים שבתנאים רגילים הם, למשל, חומרים גזים כגון האוויר, החנקן, הפרופן והחמצן.
חומרים אלה שונים במולקולריתהמבנה והמוח של האינטראקציה של מולקולות זה עם זה. עם זאת, מנקודת המבט של מכניקה, הם אמצעי תקשורת מתמשך. ובגלל זה, כמה תכונות מכניות כלליות נקבעים עבורם: צפיפות וכוח הכבידה; כמו גם תכונות פיסיקליות בסיסיות: דחיסות, התפשטות תרמית, חוזק מתיחה, כוחות מתח הפנים וצמיגות.
תחת צמיגות להבין את המאפיין של חומר נוזלי.כדי להתנגד הזזה או העברת שכבותיה ביחס זה לזה. המהות של תפיסה זו טמונה במראה של כוח חיכוך בין שכבות שונות בתוך נוזל במהלך התנועה היחסית שלהם. ישנם מושגים של "צמיגות דינמית של נוזל" ו"הצמיגות הקינטית "שלו. לאחר מכן, אנו רואים ביתר פירוט מה ההבדל בין מושגים אלה.
מושגים בסיסיים וממד
כוח החיכוך הפנימי F הנובע ביןנעים יחסית זה לזה שכבות סמוכות של נוזל מוכלל, הוא ביחס ישר למהירות התנועה של השכבות ואת השטח של הקשר שלהם S. כוח זה פועל בכיוון מאונך לתנועה, והוא בא לידי ביטוי אנליטית על ידי משוואת ניוטון
F = μS (ΔV) / (Δn),
כאשר (ΔV) / (Δn) = GV הוא שיפוע המהירות בכיוון שכבות רגילות לנעים.
מקדם המידתיות μ הוא הצמיגות הדינמית או פשוט הצמיגות של הנוזל הכללי. מן המשוואה של ניוטון, זה
μ = F / (S ∙ GV).
במערכת הפיזית של צמיגות יחידת המדידהמוגדר כצמיגות של המדיום שבו, עם מהירות הדרגתי מהירות של GV = 1 ס"מ לשנייה, כוח החיכוך של 1 דינמי פועל על כל סנטימטר מרובע של השכבה. בהתאם לכך, מימד היחידה במערכת זו מתבטא בדיון ∙ ∙ ½ cm (= 2) = g ∙ cm ^ (- 1) ∙ s ^ (- 1).
יחידת מידה זו של צמיגות דינמית נקראת "יציבות" (P).
1 P = 0.1 Pa ∙ s = 0.0102 kgf ∙ s ∙ m ^ (- 2).
יחידות קטנות יותר משמשות גם הן: 1 = 100 П (Centipoise) = 1000 мП (millipuaz) = 1000000 μ μ (micropoise). במערכת הטכנית, יחידת הצמיגות היא הערך של kgf ∙ s ∙ m ^ (- 2).
במערכת הבינלאומית, צמיגות היחידהמוגדר כצמיגות של המדיום שבו, עם שיפוע מהירות יחידה של GV = 1 m / s לכל 1 מ ', כוח החיכוך של 1 N (ניוטון) פועל על כל מטר מרובע של שכבת הנוזל. המימד של μ במערכת ה- SI מתבטא בק"ג ≥ מ 1 (- 1) 1 s ^ (- 1).
בנוסף למאפיינים כמו דינמייםצמיגות, עבור נוזלים מושג הצמיגות הקינמטית מוצג כיחס בין מקדם μ לצפיפות הנוזל. הערך של מקדם הצמיגות הקינמטי נמדד בסטוקס (1st = 1 ס"מ ^ (2) / s).
מקדם הצמיגות שווה מספרית לכמותתנועה, המועברת בגז נע ליחידת זמן בכיוון מאונך לתנועה, דרך יחידת שטח, כאשר מהירות התנועה שונה ביחידת מהירות בשכבות גז המרווחות ביחידת אורך. מקדם הצמיגות תלוי בסוג ומצב החומר (טמפרטורה ולחץ).
צמיגות דינמית וצמיגות קינמטיתנוזלים וגזים תלויים מאוד בטמפרטורה. צוין כי שני המקדמים הללו יורדים עם עליית הטמפרטורה עבור נוזלי טיפות, ומנגד, עולים עם עליית הטמפרטורה עבור גזים. ניתן להסביר את ההבדל בתלות זו על ידי האופי הפיזי של האינטראקציה של מולקולות בנוזלים וגזים טיפות.
חוש פיזי
מנקודת המבט של התיאוריה הקינטית המולקולרית,תופעת הצמיגות של גזים היא שבמדיום נע, עקב התנועה הכאוטית של מולקולות, המהירויות של שכבות שונות משתוות. לכן, אם השכבה הראשונה נעה בכיוון מסוים מהר יותר מהשכבה השנייה הסמוכה לה, אז מולקולות מהירות יותר עוברות מהשכבה הראשונה לשניה, ולהיפך.
לכן, השכבה הראשונה נוטה להאיץ את התנועההשכבה השנייה, והשנייה - להאט את התנועה של הראשונה. לפיכך, כמות התנועה הכוללת של השכבה הראשונה תפחת, והשנייה תגדל. השינוי שנוצר במומנטום מאופיין במקדם הצמיגות עבור גזים.
בטפטוף נוזלים, בניגוד לגזים,החיכוך הפנימי נקבע במידה רבה על ידי פעולת כוחות בין מולקולריים. ומכיוון שהמרחקים בין המולקולות של נוזל נופל קטנים בהשוואה למדיה גזים, כוחות האינטראקציה בין המולקולות משמעותיים. מולקולות נוזל, כמו מולקולות של מוצקים, רוטטות ליד עמדות שיווי משקל. עם זאת, בנוזלים, עמדות אלו אינן נייחות. לאחר פרק זמן מסוים, מולקולת הנוזל עוברת בפתאומיות למיקום חדש. במקרה זה, הזמן שבו מיקומה של מולקולה בנוזל אינו משתנה נקרא זמן "החיים המיושמים" שלה.
הכוחות של אינטראקציה בין-מולקולרית הם משמעותייםתלוי בסוג הנוזל. אם הצמיגות של חומר נמוכה, אז זה נקרא "נוזל", שכן מקדם הנזילות והצמיגות הדינמית של נוזל הם פרופורציונליים הפוכים. לעומת זאת, חומרים בעלי אינדקס צמיגות גבוה יכולים להיות בעלי קשיות מכנית, כגון שרף. במקרה זה, צמיגות החומר תלויה בעיקרה הן בהרכב הזיהומים ובכמותם והן בטמפרטורה. עם עליית הטמפרטורה יורד ערכם של "חיי הישיבה" וכתוצאה מכך גוברת ניידות הנוזל וצמיגות החומר יורדת.
תופעת הצמיגות, כמו תופעות אחרותהעברה מולקולרית (דיפוזיה ומוליכות תרמית) היא תהליך בלתי הפיך המוביל להשגת מצב שיווי משקל המקביל לאנטרופיה המקסימלית ולמינימום אנרגיה חופשית.
