Kelikatan kinematik. Mekanik cecair dan gas

Kelikatan kinematik adalah ciri fizikal asas semua media gas dan cecair. Penunjuk ini adalah kunci dalam menentukan seret padat bergerak dan beban yang mereka alami. Seperti yang diketahui, di dunia kita, mana-mana gerakan berlaku di udara atau persekitaran air. Dalam kes ini, badan bergerak sentiasa dipengaruhi oleh daya, vektor yang bertentangan dengan arah pergerakan objek itu sendiri. Oleh itu, semakin besar kelikatan kinematik sederhana, semakin kuat beban yang dialami oleh pepejal. Apakah sifat cecair dan gas ini?

Kelikatan kinematik, yang ditakrifkan sebagai geseran dalaman, adalah disebabkan oleh pemindahan momentum molekul bahan berserenjang ke arah gerakan lapisannya yang mempunyai halaju yang berbeza. Contohnya, dalam cecair, setiap unit struktur (molekul) dikelilingi oleh semua jiran terdekatnya yang terletak kira-kira pada jarak sama dengan diameternya. Setiap molekul berayun sekitar kedudukan keseimbangan, tetapi, mengambil momentum dari jirannya, ia membuat lompatan tajam ke arah pusat ayunan yang baru. Setengah lagi, setiap unit struktur seperti itu mempunyai masa untuk mengubah tempat penyelesaiannya kira-kira seratus juta kali, membuat antara melompat dari satu hingga ratusan ribu turun naik. Sudah tentu, interaksi molekul yang lebih kuat, semakin kecil pergerakan setiap unit struktur dan, dengan itu, semakin besar kelikatan kinematik bahan tersebut.

Sekiranya daya luaran yang berterusan bertindak ke atas molekul dari lapisan jiran, maka ke arah ini zarah menjadikan lebih banyak perpindahan dalam unit masa tertentu daripada yang bertentangan. Oleh itu, pengembaraan yang huru-hara akan berubah menjadi pergerakan yang diperintahkan dengan kelajuan tertentu, bergantung kepada daya yang bertindak di atasnya. Kelikatan sedemikian wujud, sebagai contoh, dalam minyak enjin. Ia juga penting di sini bahawa daya luaran yang digunakan untuk zarah di bawah pertimbangan melakukan kerja pada penyebaran asal lapisan-lapisan yang mana molekul yang diberikan diperas. Kesan semacam itu akhirnya meningkatkan kadar pergerakan rawak haba zarah, yang tidak berubah dengan masa. Dalam erti kata lain, cecair dicirikan oleh aliran seragam, walaupun kesan yang berterusan terhadap daya luaran yang diarahkan, kerana ia seimbang oleh rintangan dalaman lapisan bahan, yang dengan tepat menentukan pekali kelikatan kinematik.

Apabila suhu meningkat, mobiliti molekul mula meningkat, yang menyebabkan penurunan tertentu dalam rintangan lapisan bahan, kerana dalam mana-mana bahan yang dipanaskan keadaan yang lebih baik dicipta untuk pergerakan bebas zarah ke arah daya yang digunakan. Ini boleh dibandingkan dengan bagaimana seseorang lebih mudah memerah melalui orang ramai yang bergerak secara rambang daripada orang ramai yang tidak bergerak. Penyelesaian polimer mempunyai indeks ketara kelikatan kinematik, diukur dalam Stokes atau Pascal-detik. Ini disebabkan oleh kehadirannya dalam struktur molekul rantaian molekul yang bertahan lama. Tetapi dengan peningkatan suhu, indeks kelikatan mereka berkurangan dengan cepat. Apabila menekan produk dari plastik, molekul-molekulnya yang saling kipas, secara paksa memaksa posisi baru.

Kelikatan gas pada suhu 20 ° C dan tekanan atmosfera 101.3 Pa adalah daripada 10 ^-5 Pa * s. Sebagai contoh, kelikatan kinematik udara, helium, oksigen dan hidrogen di bawah keadaan sedemikian akan bersamaan dengan 1.82 * 10 ^-5 ; 1.96 * 10 ^-5 ; 2.02 * 10 ^-5 ; 0.88 * 10 ^-5 Pa * s. Dan helium cair umumnya mempunyai sifat superfluiditi yang luar biasa. Fenomena ini, yang ditemui oleh ahli akademik PL. Kapitsa, bahawa logam ini dalam keadaan agregat semacam ini tidak mempunyai kelikatan. Baginya, angka ini hampir sifar.