내부 마찰. 가스의 점도. 점도 또는 내부 마찰 내부 마찰 현상

이상적인 유체, 즉 마찰 없이 움직이는 유체는 추상적인 개념입니다. 모든 실제 액체와 기체는 어느 정도 점성 또는 내부 마찰을 가지고 있습니다. 점성(내부 마찰)은 확산 및 열전도도와 함께 전달 현상을 말하며 움직이는 액체 및 기체에서만 관찰됩니다. 점도는 원인이 된 원인이 중단 된 후 액체 또는 기체에서 발생하는 움직임이 점차 멈춘다는 사실에서 나타납니다.

점도(내부 마찰) - 전달 현상 중 하나, 유체 몸체(액체 및 가스)가 다른 부품에 대한 부품 중 하나의 움직임에 저항하는 특성. 결과적으로 이 움직임에 소비된 에너지는 열의 형태로 소산됩니다.

액체와 기체의 내부 마찰 메커니즘은 무작위로 움직이는 분자 추진력을 발휘하다한 층에서 다른 층으로 속도의 균등화로 이어집니다. 이것은 마찰력의 도입으로 설명됩니다. 점도 고체여러 가지 특정 기능이 있으며 일반적으로 별도로 간주됩니다.

분자 사이의 거리가 기체보다 훨씬 작은 액체에서 점도는 주로 분자의 이동성을 제한하는 분자간 상호 작용으로 인해 발생합니다. 액체에서 분자는 분자가 점프하기에 충분한 공동이 형성되는 경우에만 인접한 층으로 침투할 수 있습니다. 소위 점성 흐름의 활성화 에너지는 캐비티 형성(액체의 "풀림")에 사용됩니다. 활성화 에너지는 온도가 증가하고 압력이 감소함에 따라 감소합니다. 이것은 온도가 상승하고 고압에서 성장함에 따라 액체의 점도가 급격히 감소하는 이유 중 하나입니다. 압력이 수천 기압으로 증가하면 점도가 수십, 수백 배 증가합니다. 이론의 불충분한 발전으로 인해 액체의 점도에 대한 엄밀한 이론 액체 상태, 아직 생성되지 않았습니다.

개별 등급의 액체 및 용액의 점도는 온도, 압력 및 화학 성분에 따라 다릅니다.

액체의 점도는 다음에 따라 달라집니다. 화학 구조그들의 분자. 일련의 유사한 화합물(포화 탄화수소, 알코올, 유기산 등)에서 점도는 정기적으로 변하며 분자량이 증가함에 따라 증가합니다. 윤활유의 높은 점도는 분자 내에 사이클이 존재하기 때문입니다. 혼합될 때 서로 반응하지 않는 점도가 다른 두 액체는 혼합물의 평균 점도를 갖습니다. 그러나 혼합 중에 화학적 화합물이 형성되면 혼합물의 점도가 초기 액체의 점도보다 수십 배 더 커질 수 있습니다.

입자 또는 거대 분자의 접착에 의해 형성된 공간 구조의 액체(분산 시스템 또는 폴리머 용액)에서의 외관은 점도를 급격히 증가시킵니다. "구조화된" 유체의 흐름에서 작업은 외력점도를 극복하는 것뿐만 아니라 구조를 파괴하는 데에도 사용됩니다.

기체에서 분자 사이의 거리는 분자력의 작용 반경보다 훨씬 더 크기 때문에 기체의 점도는 주로 분자 운동에 의해 결정됩니다. 서로 상대적으로 움직이는 가스 층 사이에는 연속적인 혼돈(열) 운동으로 인해 분자의 지속적인 교환이 있습니다. 다른 속도로 움직이는 한 층에서 다음 층으로의 분자 전이는 특정 운동량의 층에서 층으로 전달됩니다. 결과적으로 느린 레이어는 속도가 빨라지고 빠른 레이어는 느려집니다. 외력의 작용 에프점성 저항의 균형을 잡고 일정한 흐름을 유지하는 , 완전히 열로 변환됩니다. 기체의 점도는 밀도(압력)에 의존하지 않습니다. 기체가 압축되면 층에서 층으로 통과하는 분자의 총 수가 증가하지만 각 분자는 인접 층으로 덜 깊숙이 침투하여 운동량을 덜 전달하기 때문입니다(맥스웰의 법).

점도는 물질의 중요한 물리적 및 화학적 특성입니다. 파이프(오일 파이프라인, 가스 파이프라인)를 통해 액체와 가스를 펌핑할 때 점도 값을 고려해야 합니다. 용융 슬래그의 점도는 용광로 및 노상 공정에서 매우 중요합니다. 녹은 유리의 점도는 그것이 어떻게 만들어지는지를 결정합니다. 많은 경우에 점도는 제품 또는 생산 반제품의 준비 상태 또는 품질을 판단하는 데 사용됩니다. 점도는 물질의 구조와 밀접한 관련이 있고 기술 프로세스 중에 발생하는 재료의 물리적 및 화학적 변화를 반영하기 때문입니다. 오일의 점도는 큰 중요성기계 및 메커니즘 등의 윤활 계산

점도를 측정하는 장치를 점도계.

유체의 점성은 흐름에서 접선 방향 힘(내부 마찰)에 저항하는 실제 유체의 특성입니다. 유체의 점도는 유체가 움직일 때만 나타나기 때문에 유체가 정지해 있을 때는 감지할 수 없습니다. 유체의 이동 중에 발생하는 이러한 수압 저항을 올바르게 평가하려면 먼저 유체의 내부 마찰 법칙을 설정하고 이동 자체의 메커니즘에 대한 명확한 아이디어를 형성해야 합니다.

점도의 물리적 의미

액체의 점도와 같은 개념의 물리적 본질 개념에 대해 예를 들어보십시오. 두 개의 평행판 A와 B가 있다고 하자. 그 사이의 공간에 액체가 들어 있다. 아래쪽 판은 움직이지 않고 위쪽 판은 일정한 속도 υ 1로 움직인다.

경험에서 알 수 있듯이 플레이트에 바로 인접한 액체층(소위 접착층)은 동일한 속도를 갖습니다. 하판 A에 인접한 층은 정지하고 상판 B에 인접한 층은 속도 υ 1로 이동합니다.

액체의 중간층은 서로 미끄러지며 속도는 바닥판으로부터의 거리에 비례합니다.

Newton조차도 이러한 레이어의 슬라이딩으로 인해 발생하는 저항력이 레이어의 접촉 면적과 슬라이딩 속도에 비례한다고 경험에 의해 곧 확인된 가정을 했습니다. 접촉 면적을 단위로 하면 이 위치는 다음과 같이 쓸 수 있습니다.

여기서 τ는 단위 면적당 저항력 또는 마찰 응력입니다.

μ는 액체의 종류에 따라 달라지는 비례 계수이며 절대 점도 계수 또는 단순히 액체의 절대 점도라고 합니다.

dυ/dy의 값 - 속도 자체의 방향에 수직인 방향으로의 속도 변화를 슬라이딩 속도라고 합니다.

따라서 액체의 점도는 물리적 속성미끄러짐 또는 전단에 대한 저항성을 나타내는 액체

동역학적, 동적 및 절대 점도

이제 점도의 다른 개념을 정의해 보겠습니다.

동적 점도. 이 점도의 측정 단위는 초당 파스칼(Pa*s)입니다. 물리적 의미는 단위 시간당 압력을 줄이는 것입니다. 동적 점도는 다른 층에 대한 한 층의 변위에 대한 액체(또는 기체)의 저항을 특징으로 합니다.

동적 점도는 온도에 따라 다릅니다. 온도가 증가하면 감소하고 압력이 증가하면 증가합니다.

동점도. 측정 단위는 스톡스입니다. 동점도는 다음 비율로 구합니다. 동적 점도특정 물질의 밀도에.

운동학적 점도의 결정은 중력의 영향 하에서 특정 부피의 유체가 보정된 구멍을 통해 흐르는 데 걸리는 시간을 측정하여 고전적인 경우에 수행됩니다.

절대 점도는 동점도에 밀도를 곱하여 구합니다. 국제 단위계에서 절대 점도는 N * s / m2로 측정됩니다. 이 단위를 Poiseuille이라고합니다.

유체 점도 계수

유압에서는 절대 점도를 밀도로 나눈 값을 자주 사용합니다. 이 값은 액체의 동점도 계수 또는 단순히 동점도라고 하며 문자 ν로 표시됩니다. 따라서 유체의 동점도

여기서 ρ는 액체의 밀도입니다.

액체의 동점도 측정 단위 기술 시스템단위는 m2/s입니다.

물리적 단위계에서 동점도의 단위는 cm 2 / s이며 스톡스(St)라고 합니다.

일부 액체의 점도

액체의 절대 점도의 역수를 유동성이라고 합니다.

수많은 실험과 관찰에서 알 ​​수 있듯이 액체의 점도는 온도가 증가함에 따라 감소합니다. 다른 액체의 경우 온도에 대한 점도의 의존성이 다릅니다.

따라서 실제 계산에서 점도 계수 값의 선택은 매우 신중하게 접근해야 합니다. 각각의 경우에 기초로 특별한 실험실 연구를 수행하는 것이 좋습니다.

실험을 통해 확립된 액체의 점도도 압력에 따라 달라집니다. 점도는 압력이 증가함에 따라 증가합니다. 이 경우 예외는 섭씨 32도까지의 온도에서 압력이 증가함에 따라 점도가 감소하는 물입니다.

가스의 경우 온도뿐만 아니라 압력에 대한 점도의 의존성이 매우 중요합니다. 압력이 증가하면 기체의 동점도가 감소하고 온도가 증가하면 반대로 증가합니다.

점도 측정 방법. 스톡스 방법.

액체의 점도를 측정하는 분야를 점도계라고 하고, 점도를 측정하는 기구를 점도계라고 합니다.

최신 점도계는 내구성이 뛰어난 재료로 만들어지며 가장 많이 사용되는 현대 기술, 장비에 해를 끼치지 않고 고온 및 고압 작동을 보장합니다.

액체의 점도를 결정하기 위한 다음과 같은 방법이 있습니다.

모세관 방법.

이 방법의 본질은 통신 선박을 사용하는 데 있습니다. 두 개의 용기는 알려진 직경과 길이의 유리관으로 연결됩니다. 액체는 유리 채널에 배치되고 일정 시간 동안 한 용기에서 다른 용기로 흐릅니다. 또한 첫 번째 용기의 압력을 알고 계산을 위해 Poiseuille 공식을 사용하여 점도 계수를 결정합니다.

헤세 방법.

이 방법은 이전 방법보다 다소 복잡합니다. 구현을 위해서는 두 개의 동일한 모세관 설치가 필요합니다. 미리 정해진 내부 마찰 값을 가진 매체가 첫 번째에 배치되고 연구 대상 액체가 두 번째에 배치됩니다. 그런 다음 각 설비에서 첫 번째 방법에 따라 시간을 측정하고 실험 사이의 비율을 구성하여 관심 있는 점도를 찾습니다.

회전 방법.

이 방법을 수행하려면 두 개의 실린더 구조가 필요하며 그 중 하나는 다른 하나의 내부에 있습니다. 시험액을 용기 사이의 틈에 넣은 다음 내부 실린더를 가속합니다.

유체는 자체 각속도로 실린더와 함께 회전합니다. 실린더와 유체의 모멘트 강도의 차이를 통해 후자의 점도를 결정할 수 있습니다.

스톡스 방법

이 실험을 수행하려면 액체로 채워진 실린더인 Geppler 점도계가 필요합니다.

먼저 실린더의 높이를 따라 두 개의 표시를 만들고 그 사이의 거리를 측정합니다. 그런 다음 특정 반경의 공을 액체에 넣습니다. 공이 액체 속으로 가라앉기 시작하고 한 지점에서 다른 지점까지 거리를 이동합니다. 이번에는 고정입니다. 공의 속도를 결정한 다음 액체의 점도를 계산하십시오.

점도 비디오

점도 결정은 다양한 매체에 대한 장비 설계를 결정하므로 업계에서 중요한 역할을 합니다. 예를 들어 석유 추출, 처리 및 운송 장비.

점도(내부마찰) -다른 액체에 대한 액체의 한 부분의 움직임에 저항하는 것은 실제 액체의 특성입니다. 실제 유체의 일부 층이 다른 층에 비해 움직일 때 내부 마찰력이 발생하여 층 표면에 접선 방향으로 향합니다. 이러한 힘의 작용은 더 빠르게 이동하는 층의 측면에서 더 느리게 이동하는 층이 가속력의 영향을 받는다는 사실에서 나타납니다. 더 느리게 이동하는 레이어 쪽에서 더 빠르게 이동하는 레이어는 지연력의 영향을 받습니다.

내부 마찰력 에프클수록 레이어 S 표면의 고려 영역이 커지고 (그림 52) 레이어에서 레이어로 전환하는 동안 유체 유속이 얼마나 빨리 변하는지에 따라 달라집니다.

이 그림은 거리 x에서 서로 떨어져 있고 속도 v 1 및 v 2로 동시에 이동하는 두 레이어를 보여줍니다. 동시에 v 1 -v 2 = v. 레이어 사이의 거리를 세는 방향, 수직레이어 흐름 속도. 값 v/x는 방향으로 레이어에서 레이어로 이동할 때 속도가 얼마나 빨리 변하는지 보여줍니다. 엑스,레이어의 이동 방향에 수직이며 호출됩니다. 속도 구배.따라서 내부 마찰력의 계수

어디에 비례 계수  , 액체의 성질에 따라 동적 점도(또는 간단히 점도).

점도 단위는 파스칼 초(Pa s)입니다. 1 Pa s는 층류 및 1m당 1m/s 모듈의 속도 구배가 있는 매체의 동적 점도와 같습니다. 표면 1m 2 당 1N의 마찰력이 층에 닿으면 발생합니다 (1 Pa s \u003d 1 N s / m 2).

점도가 클수록 액체가 이상적인 것과 다를수록 내부 마찰력이 커집니다. 점도는 온도에 따라 다르며 액체와 기체에 대한 이러한 의존성의 특성은 다릅니다 (액체의 경우 m]는 온도가 증가함에 따라 감소하고 기체의 경우 반대로 증가합니다).

내부 마찰 메커니즘. 오일의 점도는 특히 온도에 따라 달라집니다. 예를 들어 피마자유의 점도는 18-40 범위입니다. ° 에서 네 번 떨어집니다. 소련의 물리학자 P. L. Kapitsa(1894-1984; 1978년 노벨상 수상)는 2.17K의 온도에서 액체 헬륨이 점도가 0인 초유체 상태가 된다는 사실을 발견했습니다.

유체 흐름에는 두 가지 모드가 있습니다. 전류는 층류 (층상),흐름을 따라 선택한 각 얇은 층이 혼합되지 않고 이웃에 대해 미끄러지는 경우 난기류(소용돌이),집중적인 와류 형성 및 액체(기체) 혼합이 흐름을 따라 발생하는 경우.

액체의 층류는 낮은 운동 속도에서 관찰됩니다. 분자 응집력으로 인해 흐르는 파이프의 표면에 인접한 액체의 외부 층은 달라붙어 움직이지 않습니다. 후속 레이어의 속도가 클수록 파이프 표면에서 멀어지고 파이프 축을 따라 이동하는 레이어의 속도가 가장 빠릅니다.

난류에서 유체 입자는 흐름에 수직인 속도 성분을 획득하므로 한 층에서 다른 층으로 이동할 수 있습니다. 액체 입자의 속도는 파이프 표면에서 멀어짐에 따라 빠르게 증가한 다음 아주 약간 변경됩니다. 액체의 입자는 한 층에서 다른 층으로 이동하기 때문에 다른 층에서의 속도는 거의 다릅니다. 경사가 크기 때문에

속도, 와류는 일반적으로 파이프 표면 근처에서 형성됩니다.

파이프의 난류 흐름에 대한 평균 속도 프로파일(그림 53)은 파이프 벽 근처에서 더 빠른 속도 증가와 흐름의 중앙 부분에서 더 적은 곡률에 의해 층류 흐름에 대한 포물선 프로파일과 다릅니다.

1883년에 영국 과학자 O. Reynolds(1842-1912)는 흐름의 성질이 레이놀즈 수:

여기서 v = / - 동점도;

 - 액체 밀도; (v)는 파이프 섹션에 대한 평균 유체 속도입니다. 디- 파이프 직경과 같은 특징적인 선형 치수.

레이놀즈 수(Re1000)의 낮은 값에서 층류가 관찰되고 층류에서 난류로의 전환이 1000: Re2000 영역에서 발생하고 Re = 2300(매끄러운 파이프의 경우)에서 발생합니다. 흐름이 난류입니다. 레이놀즈 수가 같으면 다른 섹션의 파이프에서 다양한 액체(가스)의 흐름 방식이 동일합니다.

내부 마찰고체에서 - 기계적 열을 열로 돌이킬 수 없게 변환하는 고체의 특성. 열역학 위반과 함께 변형 과정에서 신체에 전달되는 에너지. 균형.

V.t.는 비탄성 또는 이완 특성 중 하나입니다(참조. 기분 전환) 탄성 이론에 의해 설명되지 않습니다. 후자는 준 정적에 대한 숨겨진 가정을 기반으로 합니다. 변형체에서 열역학이 위반되지 않는 경우 (무한 저속) 탄성 변형의 특성. 평형. 동시에 to-l. 시간의 순간은 같은 순간의 변형 값에 의해 결정됩니다. 선형 응력 상태의 경우 . 이 법을 지키는 몸을 부르십니다. 완전 탄성 M0- 정적 고려되는 변형 유형(인장, 비틀림)에 해당하는 이상적인 탄성체. 주기적으로 이상적인 탄성체의 변형은 같은 단계에 있습니다.

유한한 속도로 변형되면 몸체에서 열역학적 편차가 발생합니다. 평형, 해당 이완을 유발합니다. 탄성 에너지의 소실(산란), 즉 비가역적인 열로의 전이를 수반하는 과정(평형 상태로의 복귀). 예를 들어 균일하게 가열된 판을 구부리면 가열될 때 재료가 팽창하고 인장 섬유가 냉각되고 압축성 섬유가 가열되어 가로 온도 구배, 즉 탄성 변형으로 인해 위반이 발생합니다. 열전도에 의한 온도의 균등화는 이완입니다. 탄성 에너지의 일부가 열 에너지로 돌이킬 수 없는 전이를 수반하는 과정으로, 실험적으로 관찰된 판의 자유 굽힘 진동 감쇠를 설명합니다. 성분 원자가 균일하게 분포된 합금의 탄성 변형 중에 후자는 크기의 차이로 인해 재분배될 수 있습니다. 방법에 의한 평형분포의 회복도 이완이다. 프로세스. 비탄성 또는 이완 특성의 발현은 언급된 것 외에도 순수 금속 및 합금의 탄성 후유증입니다. 탄성 히스테리시스등

탄성체에서 발생하는 변형은 탄성체에 가해지는 외부 기계적 힘에 의해서만 결정되는 것이 아닙니다. 힘뿐만 아니라 신체의 온도, 화학 물질의 변화도 있습니다. 구성, 외부 자기. 그리고 전기 필드(자기 변형 및 전기 변형), 입자 크기 등

쌀. 1. 공정과 관련된 실온에서 고체의 일반적인 완화 스펙트럼: 나- 외부 응력의 작용 하에서 용해된 원자의 이방성 분포; II- 다결정 입자의 경계층; III- 쌍둥이의 인터페이스에서; IV- 합금에서 원자의 용해; V- 가로 열 흐름; VI - 입계 열 흐름.

이것은 다양한 휴식으로 이어집니다. V.t에 기여하는 각각의 현상 신체에서 여러 이완이 동시에 발생하는 경우. 각각의 프로세스는 자체 이완 시간으로 특징지어질 수 있으며 모든 이완 시간 otd의 총합입니다. 기분 전환 프로세스는 소위를 형성합니다. 기분 전환 주어진 조건에서 주어진 재료를 특성화하는 주어진 재료의 스펙트럼(그림 1); 샘플의 각 구조적 변화는 이완의 특징적인 변화에 의해 반영됩니다. 스펙트럼.

여러 가지가 있습니다 현상학적 다음을 포함하는 비탄성 또는 이완 특성 이론: a) 변형 가능한 물체의 이전 역사를 반영하는 응력과 변형 사이의 관계를 찾는 볼츠만-볼테라 탄성 후유증 이론: , 여기서 " 메모리 기능"은 알려지지 않았습니다. b) 유형의 관계로 이어지는 유변학, 모델의 방법:

이러한 변형률의 선형 유도는 시간 의존성을 특성화하고 고체의 선형 점탄성 거동을 설명하기 위한 기초입니다.

쌀. 2. 병렬로 연결된 스프링으로 구성된 Focht의 기계 모델 1 그리고 실린더의 피스톤 2 점성이 있는 액체로 채워진다.

쌀. 3. 스프링이 직렬 연결된 Maxwell 모델 1 ~실린더 내의 피스톤 2 .

점토 방정식(1)에 의해 설명된 현상은 기계적으로 모델링됩니다. 그리고 전기 탄성(스프링) 및 점성(점성 액체가 있는 실린더의 피스톤) 요소 또는 용기와 활성 저항의 직렬 및 병렬 연결을 나타내는 다이어그램. 나이브. 단순 모델: 요소의 병렬 연결, 종속성(소위 Vogt 솔리드 본체 - 그림 2) 및 후속. 요소의 연결 (소위 Maxwell 솔리드 바디 - 그림 3). 경로를 따르십시오. 병렬 연결 여러. 스프링 강성과 계수 값이 다른 Focht 및 Maxwell 모델. 점성 저항, 점탄성체의 응력과 변형 사이의 관계를 정확하게 설명할 수 있습니다. c) 하나의 이완의 경우에 대한 비평형 상태의 열역학에 기초한 이론. 프로세스는 Hooke의 법칙의 일반화로 이어집니다.

어디 , a - 점도의 차원을 갖는 재료 상수, - . 주기적으로 주기적인 변형 빈도: , 어디

즉, 각도만큼 위상이 이동되었습니다.

어디 -소위. 모듈 결함 또는 완전한 이완 정도; G) . 고온의 원인이 전위의 이동이라는 고온 이론은 예를 들어 불순물이 전위의 이동을 방해한다는 사실에 의해 불순물이 도입될 때 고온의 감소를 설명합니다. 전위의 움직임에 대한 이러한 저항은 종종 (액체의 점도와 유사하게) 호출됩니다. 점성. 강하게 변형된 재료에서 V.t.는 전위 등의 상호 감속으로 설명됩니다. V.t를 측정하기 위해 다음 방법이 사용됩니다. 자유로운 진동(세로, 가로, 비틀림, 굽힘); b) 강제에 대한 공명 곡선 연구; c) 파장에 따른 초음파 펄스의 감쇠 연구 . V. t. 큐전기와 비슷하다 진동 회로; c) 한 진동 주기에서 탄성 에너지의 상대적 소산; d) 폭 , 여기서 공진 주파수와의 편차 강제 진동 진폭의 제곱이 2 배 감소합니다. 차이 작은 감쇠 값 ()에 대한 V.t.의 측정은 상호 연결됩니다.

플라스틱을 피하기 위해 변형, 측정 중 진동 진폭은 너무 작아야 Q-1그녀에게 의존하지 않았습니다.

완화 스펙트럼은 주기의 주파수가 아니라 변경하여 얻을 수 있습니다. 변동 및 온도. 연구 중인 온도 범위에서 이완 과정이 없는 경우 V.T.는 단조롭게 증가하며, 이러한 과정이 발생하면 V.T.의 최대(피크)는 온도에서 온도 의존성 곡선에 나타납니다. 여기서 시간- 이완 활성화 에너지. 프로세스, - 재료 상수, - 주기적. 발진 주파수.

진폭이 작고 주파수가 낮은 자유 비틀림 진동 방법을 사용하여 격자간 고용체를 형성하는 원자의 용해도 및 확산 매개변수, 상 변환, 동역학 및 에너지를 연구할 수 있습니다. 과포화 고용체 붕괴의 특성 등. 5kHz에서 300kHz까지의 진동은 강자성 도메인 경계의 움직임을 연구하는 데 적합합니다. 전도 전자에 의한 격자(). 고형물의 고온에 대한 연구는 고형물, 특히 Sec. 기계적 및 열처리.

문학포스트니코프 V.S., 내부 마찰 in metals, 2nd ed., M., 1974; 물리적 음향학, 에드. W. 메이슨, 트랜스. 영어, 3권, 파트 A - 고체의 특성에 대한 결함의 영향, M., 1969; Novik A. S., Berry B., 결정의 이완 현상, transl. 영어, M., 1975에서.

B. H. 핀켈슈타인.

점도 (내부 마찰) - 전달 현상 중 하나, 다른 부분에 대한 부분 중 하나의 움직임에 저항하는 유체 몸체(액체 및 기체)의 특성. 결과적으로 이 운동에 소요된 작업은 열의 형태로 소산됩니다.

액체와 기체의 내부 마찰 메커니즘은 무작위로 움직이는 분자가 한 층에서 다른 층으로 운동량을 전달하여 속도가 균등화된다는 것입니다. 이것은 마찰력의 도입으로 설명됩니다. 고체의 점도에는 여러 가지 특징이 있으며 일반적으로 별도로 고려됩니다.

동적 점도(국제 단위계(SI) - Pa , CGS 시스템의 단위 - 포이즈, 1 Pa s \u003d 10 포이즈)와 동점도(SI 단위 - m²/s, CGS - 스톡, 오프 시스템 단위는 학위(Engler)입니다. 동점도는 물질의 밀도에 대한 동적 점도의 비율로 얻을 수 있으며 중력의 영향 하에서 주어진 부피가 보정된 오리피스를 통해 흐르는 데 걸리는 시간을 측정하는 것과 같은 점도를 측정하는 고전적인 방법에 기인합니다. . 점도를 측정하는 장치를 점도계라고 합니다.

물질이 액체에서 유리 상태로 전이하는 것은 일반적으로 10 11 -10 12 Pa·s 정도의 점도 달성과 관련이 있습니다.

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  점성 마찰력 에프, 액체에 작용하는 것은 상대 운동의 속도에 비례합니다(평평한 벽을 따라 전단 흐름의 가장 간단한 경우) V몸과 지역 에스평면 사이의 거리에 반비례 시간 :

  F → ∝ − v → ⋅ S h (\displaystyle (\vec (F))\propto -(\frac ((\vec (v))\cdot S)(h)))

  액체 또는 기체의 특성에 따라 달라지는 비례 계수를 호출합니다. 동적 점도 계수. 이 법칙은 1687년 아이작 뉴턴에 의해 제안되었으며 그의 이름을 따왔습니다(뉴턴의 점성 법칙). 이 법칙의 실험적 확인은 19세기 초 비틀림 저울에 대한 Coulomb의 실험과 모세관의 물 흐름에 대한 Hagen과 Poiseuille의 실험에서 얻어졌습니다.

  점성 마찰력과 점성 마찰력 사이의 질적으로 중요한 차이 건조한 마찰, 무엇보다도 점성 마찰과 임의로 작은 외력이있는 상태에서 신체가 반드시 움직이기 시작한다는 사실, 즉 점성 마찰의 경우 정지 마찰이 없으며 그 반대의 경우도 마찬가지입니다. 점성 마찰, 처음에 움직인 몸은 (브라운 운동을 무시하는 거시적 근사에서) 운동이 무한정 느려지더라도 완전히 멈추지 않을 것입니다.

  두 번째 점도

  두 번째 점도 또는 벌크 점도는 운동 방향으로 운동량이 전달되는 동안의 내부 마찰입니다. 압축률을 고려할 때 및(또는) 공간에서 두 번째 점도 계수의 이질성을 고려할 때만 영향을 미칩니다.

  동적(및 운동학적) 점도가 순수 전단 변형의 특징이라면 두 번째 점도는 체적 압축 변형의 특징입니다.

  벌크 점도는 소리와 충격파의 감쇠에 큰 역할을 하며 이 감쇠를 측정하여 실험적으로 결정됩니다.

  가스의 점도

  μ = μ 0 T 0 + C T + C (TT 0) 3 / 2 . (\displaystyle (\mu )=(\mu )_(0)(\frac (T_(0)+C)(T+C))\left((\frac (T)(T_(0)))\ 오른쪽)^(3/2).)

  • μ = 주어진 온도에서 동적 점도(Pa·s) 티,
  • μ 0 = 일부 제어 온도에서 제어 점도 in(Pa s) T0,
  • 티= 설정 온도(켈빈),
  • T0= 켈빈 기준 온도,
  • 씨= 점도를 결정할 가스에 대한 Sutherland 상수.

  이 공식은 0 범위의 온도에 적용할 수 있습니다.< 티 < 555 K и при давлениях менее 3,45 МПа с ошибкой менее 10 %, обусловленной зависимостью вязкости от давления.

  다양한 온도에서 가스의 Sutherland 상수 및 제어 점도는 아래 표에 나와 있습니다.

  가스	씨	T0	μ 0 액체의 점도 동적 점도 τ = − η ∂ v ∂ n , (\displaystyle \tau =-\eta (\frac (\partial v)(\partial n))) 점도 계수 η (\디스플레이스타일 \eta )(동적 점도 계수, 동적 점도)는 분자의 움직임에 대한 고려를 기반으로 얻을 수 있습니다. 그것은 명백하다 η (\디스플레이스타일 \eta )작을수록 분자의 "정착" 시간 t가 짧아집니다. 이러한 고려 사항은 Frenkel-Andrade 방정식이라는 점도 계수에 대한 표현으로 이어집니다. η = C e w / k T (\displaystyle \eta =Ce^(w/kT)) 점도 계수를 나타내는 다른 공식은 Bachinsky에 의해 제안되었습니다. 도시된 바와 같이, 점도 계수는 분자 사이의 평균 거리에 따른 분자간 힘에 의해 결정됩니다. 후자는 물질의 몰 부피에 의해 결정됩니다. V M (\displaystyle V_(M)). 수많은 실험에서 몰 부피와 점도 계수 사이에 관계가 있음을 보여주었습니다. η = c V M − b , (\displaystyle \eta =(\frac (c)(V_(M)-b)),) 여기서 c와 b는 상수입니다. 이 경험적 관계를 Bachinsky 공식이라고 합니다. 액체의 동적 점도는 온도가 증가하면 감소하고 압력이 증가하면 증가합니다. 동점도 기술에서, 특히 유압 드라이브를 계산할 때와 마찰 공학에서 종종 다음과 같은 값을 처리해야 합니다. ν = η ρ , (\디스플레이스타일 \nu =(\frac (\eta )(\rho )),) 이 양을 운동학적 점도라고 합니다. 여기 ρ (\디스플레이스타일 \rho )액체의 밀도; η (\디스플레이스타일 \eta )- 동적 점도 계수(위 참조). 오래된 소스의 동점도는 종종 센티스토크(cSt)로 표시됩니다. SI에서 이 값은 다음과 같이 변환됩니다. 1cSt = 1mm2 / (\디스플레이스타일 /) 1c \u003d 10 -6m 2 / (\디스플레이스타일 /)씨 공칭 점도 상대 점도 - 특정 직경의 수직 튜브를 통해 주어진 부피의 용액이 만료되는 시간으로 측정되는 흐름에 대한 수압 저항을 간접적으로 특성화하는 값. 도 단위로 측정 Engler (독일 화학자 K. O. Engler의 이름을 따서 명명), - ° VU로 표시. 20 ° C에서 동일한 장치에서 증류수의 200 cm 3 유출 시간에 대한 특수 점도계의 주어진 온도에서 테스트 액체의 200 cm 3 유출 시간의 비율로 결정됩니다. 16 °VU까지의 조건부 점도는 GOST 표에 따라 동역학적으로 변환되고 16 °VU를 초과하는 조건부 점도는 공식에 따라 변환됩니다. ν = 7 , 4 ⋅ 10 − 6 E t , (\displaystyle \nu =7,4\cdot 10^(-6)E_(t),) 어디 ν (\디스플레이스타일 \nu )- 동점도(m2/s 단위) E t (\displaystyle E_(t))- 온도 t에서의 조건부 점도(°VU). 뉴턴 및 비뉴턴 유체 뉴턴 액체는 점도가 변형율에 의존하지 않는 액체입니다. 뉴턴 유체에 대한 Navier-Stokes 방정식에는 위와 유사한 점성법칙이 있습니다(실제로는 Newton의 법칙 또는 Navier-Stokes 법칙의 일반화). σ i j = η (∂ v i ∂ x j + ∂ v j ∂ x i) , (\displaystyle \sigma _(ij)=\eta \left((\frac (\partial v_(i))(\partial x_(j)) )+(\frac (\partial v_(j))(\partial x_(i)))\right),) 어디 σ i , j (\displaystyle \sigma _(i,j))점성 응력 텐서입니다. η (T) = A ⋅ exp ⁡ (Q R T) , (\displaystyle \eta (T)=A\cdot \exp \left((\frac (Q)(RT))\right),) 어디 Q (\디스플레이스타일 Q)- 점도의 활성화 에너지(J/mol), T (\디스플레이스타일 T)- 온도 (), R(\디스플레이스타일 R)- 범용 기체 상수(8.31 J/mol·K) 및 A (\디스플레이스타일 A)일정합니다. 비정질 재료의 점성 흐름은 Arrhenius 법칙과의 편차를 특징으로 합니다. 점도의 활성화 에너지 Q (\디스플레이스타일 Q)큰 것부터 다양하다 Q H (\displaystyle Q_(H))~에 저온(유리질 상태에서) 소량 Q L (\displaystyle Q_(L))고온에서(액체 상태). 이 변화에 따라 비정질 재료는 다음과 같은 경우 강한 것으로 분류됩니다. (QH-QL)< Q L {\displaystyle \left(Q_{H}-Q_{L}\right), 또는 부서지기 쉬운 때 (Q H − Q L) ≥ Q L (\displaystyle \left(Q_(H)-Q_(L)\right)\geq Q_(L)). 비정질 재료의 취성은 Doremus 취성 매개변수에 의해 수치적으로 특성화됩니다. R D = Q H Q L (\displaystyle R_(D)=(\frac (Q_(H))(Q_(L)))): 강한 재료가 있습니다 RD< 2 {\displaystyle R_{D}<2} , 깨지기 쉬운 재료는 R D ≥ 2 (\displaystyle R_(D)\geq 2). 비정질 재료의 점도는 2 지수 방정식으로 매우 정확하게 근사됩니다. η (T) = A 1 ⋅ T ⋅ [ 1 + A 2 ⋅ exp ⁡ B R T ] ⋅ [ 1 + C exp ⁡ D R T ] (\displaystyle \eta (T)=A_(1)\cdot T\cdot \left\ cdot\왼쪽) 영구적으로 A 1 (\displaystyle A_(1)), A 2 (\displaystyle A_(2)), B (\디스플레이스타일 B), C (\디스플레이스타일 C)그리고 D (\디스플레이스타일 D)비정질 재료의 연결 결합의 열역학적 매개변수와 관련됩니다. 유리 전이 온도에 가까운 좁은 온도 간격 T g (\displaystyle T_(g))이 방정식은 VTF 유형 공식 또는 계약된 Kohlrausch 지수로 근사화됩니다. 온도가 유리전이온도보다 현저히 낮은 경우 티< T g {\displaystyle T, 2 지수 점도 방정식은 Arrhenius 유형 방정식으로 감소합니다. η (T) = A L T ⋅ exp ⁡ (Q H R T) , (\displaystyle \eta (T)=A_(L)T\cdot \exp \left((\frac (Q_(H))(RT))\right) ,) 높은 활성화 에너지로 Q H = H d + H m (\displaystyle Q_(H)=H_(d)+H_(m)), 어디 H d (\displaystyle H_(d)) -