Kelikatan kinematik. Mekanik cecair dan gas

Kelikatan kinematik. Mekanik cecair dan gas
Kelikatan kinematik. Mekanik cecair dan gas
Anonim

Kelikatan kinematik ialah ciri fizikal asas semua media gas dan cecair. Penunjuk ini mempunyai kepentingan utama dalam menentukan seretan jasad pepejal yang bergerak dan beban yang mereka alami. Seperti yang anda ketahui, di dunia kita, sebarang pergerakan berlaku di persekitaran udara atau air. Dalam kes ini, jasad yang bergerak sentiasa dipengaruhi oleh daya yang vektornya bertentangan dengan arah pergerakan objek itu sendiri. Sehubungan itu, lebih besar kelikatan kinematik medium, lebih kuat beban yang dialami oleh pepejal. Apakah sifat sifat cecair dan gas ini?

Kelikatan kinematik
Kelikatan kinematik

Kelikatan kinematik, yang ditakrifkan sebagai geseran dalaman, adalah disebabkan oleh pemindahan momentum molekul bahan yang berserenjang dengan arah pergerakan lapisannya dengan kelajuan yang berbeza. Sebagai contoh, dalam cecair, setiap unit struktur (molekul) dikelilingi pada semua sisi oleh jiran terdekatnya, terletak kira-kira pada jarak yang sama dengan diameternya. Setiap molekul berayun di sekeliling apa yang dipanggil kedudukan keseimbangan, tetapi, mengambil momentum dari jirannya, ia membuat lompatan tajam ke arah pusat ayunan baru. Dalam satu saat, setiap unit struktur jirim tersebut mempunyai masa untuk menukar tempat kediamannya kira-kira seratus juta kali, membuat antara lompatan daripada satu kepada ratusan ribu ayunan. Sudah tentu, semakin kuat interaksi molekul sedemikian, semakin rendah mobiliti setiap unit struktur dan, oleh itu, semakin besar kelikatan kinematik bahan tersebut.

Kelikatan kinematik udara
Kelikatan kinematik udara

Jika mana-mana molekul digerakkan oleh daya luaran yang berterusan dari lapisan jiran, maka ke arah ini zarah membuat lebih banyak anjakan per unit masa berbanding arah yang bertentangan. Oleh itu, pengembaraannya yang huru-hara berubah menjadi pergerakan yang teratur dengan kelajuan tertentu, bergantung pada daya yang bertindak ke atasnya. Kelikatan ini adalah tipikal, contohnya, minyak motor. Di sini, fakta bahawa daya luaran yang dikenakan pada zarah yang sedang dipertimbangkan melakukan kerja pada sejenis menolak lapisan yang melaluinya molekul yang diberikan memerah juga penting. Kesan sedemikian akhirnya meningkatkan kelajuan pergerakan rawak haba zarah, yang tidak berubah mengikut masa. Dalam erti kata lain, cecair dicirikan oleh aliran seragam, walaupun pengaruh berterusan daya luaran pelbagai arah, kerana ia diimbangi oleh rintangan dalaman lapisan jirim, yang hanya menentukan pekali kelikatan kinematik.

Pekali kelikatan kinematik
Pekali kelikatan kinematik

Dengan peningkatan suhu, mobiliti molekul mula meningkat, yang membawa kepada sedikit penurunan dalam rintangan lapisan bahan, kerana dalam mana-mana bahan yang dipanaskan keadaan yang lebih baik dicipta untuk pergerakan bebas zarah ke arah daripada daya yang dikenakan. Ini boleh dibandingkan dengan bagaimana ia adalah lebih mudah bagi seseorang untuk memerah melalui orang ramai yang bergerak secara rawak daripada melalui orang yang tidak bergerak. Larutan polimer mempunyai penunjuk kelikatan kinematik yang ketara, diukur dalam Stokes atau saat Pascal. Ini disebabkan oleh kehadiran dalam struktur rantai molekul terikat tegar yang panjang. Tetapi apabila suhu meningkat, kelikatannya berkurangan dengan cepat. Apabila produk plastik ditekan, molekulnya yang berfilamen dan berjalin rumit dipaksa ke kedudukan baharu.

Kelikatan gas pada suhu 20°C dan tekanan atmosfera 101.3 Pa adalah daripada tertib 10-5Pas. Contohnya, kelikatan kinematik udara, helium, oksigen dan hidrogen dalam keadaan sedemikian akan sama dengan 1.8210-5, masing-masing; 1, 9610-5; 2, 0210-5; 0.8810-5 Pas. Dan helium cecair secara amnya mempunyai sifat superfluid yang menakjubkan. Fenomena ini, ditemui oleh Academician P. L. Kapitsa, terletak pada fakta bahawa logam ini dalam keadaan pengagregatan sedemikian hampir tidak mempunyai kelikatan. Baginya, angka ini hampir sifar.

Disyorkan: