Вязкость жидкости

Свойство любой жидкости, которое проявляется в ее способности препятствовать свободному смещению или сдвигу собственных частиц, характеризует понятие вязкость жидкости. Физико-химический смысл этого свойства заключается в том, что в двигающейся жидкости возникают определенные силы внутреннего трения между молекулами, которые, в свою очередь, обязаны своим появлением наличию сил молекулярного притяжения.

Дело в том, что в жидкостях величина расстояния между молекулами очень мала, а потому они менее подвижны, чем, скажем, молекулы газов. Проникновение в другой слой возможно лишь при образовании в нем некоторого свободного пространства, достаточного для того, чтобы туда проникла молекула жидкости. На формирование такой ячейки расходуется определенная энергия, которая соответственно, уменьшается с увеличением температуры и снижением давления и наоборот.

На сегодняшний день, следует признать, что строгая научная теория этого явления еще не создана.

Основными показателями, характеризующими вязкость жидкости, выступают динамический коэффициент, обозначаемы – μ, и, кроме него, коэффициент кинематический, обозначаемый - ν.

Для измерения величины динамического коэффициента в метрической СГС используется единица пуаз (П), который равен: 1 дина•х с / см2 = 1 г / см•х с). В системе МКГСС этот коэффициент измеряется в кгс•с/м2; а в наиболее распространенной системе СИ – в Па•х с. Можно установить математическую зависимость этих величин между собой. Она такова: 1 П равен примерно 0,0101 кгс•с / м2, что в свою очередь составляет 0,1 Па•х с. Кроме этого, 1 кгс•х с / м2 = 98,1 П, что равно 9,81 Па•х с.

По формуле : ν = μ / ρ можно вычислить кинематический коэффициент вязкости жидкости, а единицей его измерения является стокс (Ст, в системе СГС), который равен 1 см2/с. В других системах - МКГСС и СИ для измерения этого коэффициента применяется единица, равная 1 м2/с, который составляет 10000 Ст.

Физической закономерностью является то, что с увеличением температуры, величина вязкости жидкости снижается. Эта зависимость для динамического коэффициента определяется уравнением μ = μ0•e х a(t-t0), в котором обозначены: μ и μ0 – соответствующие величины коэффициента при заданных температурах t и t0, а - показатель степени, величина которого определяется характеристиками самой жидкости, и который изменчив, так, например, для масел, его величины колеблются в диапазоне от 0,025 до 0,035.

Существует также зависимость этого показателя и от температурного режима. Это особенно важно, когда речь идет о маслах или других смазочных материалах, которые применяются в различных механических устройствах, агрегатах, машинах. Формула этой зависимости имеет вид: νt = ν х 50•х (50 / t0)n. В ней обозначены: νt – значение кинематического коэффициента при некотором рассматриваемом значении температуры, ν х 50 – величина коэффициента при значении температуры 50 С, t – значение температуры, при которой нам необходимо определить величину коэффициента, n – характеристика свойств жидкости, изменяющаяся в зависимости от температуры, и от значения ν х 50.

Достаточно верно можно вычислить значение n, если воспользоваться формулой n = lg ν х 50 + 2,7. Чтобы не производить вычисления в каждом конкретном случае, значения n, характеризующие исходную вязкость жидкости при 50 С, сводят в специальную таблицу. Это значительно ускоряет процесс вычисления.

Кроме того, существует и сводная таблица вязкости жидкостей, в которой отражены сразу все данные и соответствующие показатели как динамического, так и кинематического коэффициентов для определенных видов жидкостей.

Правильное определение значений, которые характеризуют вязкость жидкости, имеет большое прикладное значение, именно от него зависит эффективность и долговечность работы многих механизмов, которыми мы пользуемся как на производстве, так и в быту.