ichki ishqalanish. Gazlarning yopishqoqligi. Yopishqoqlik yoki ichki ishqalanish Ichki ishqalanish hodisasi

Ideal suyuqlik, ya'ni. ishqalanishsiz harakatlanuvchi suyuqlik mavhum tushunchadir. Barcha haqiqiy suyuqliklar va gazlar katta yoki kamroq darajada yopishqoqlik yoki ichki ishqalanishga ega. Yopishqoqlik (ichki ishqalanish) diffuziya va issiqlik o'tkazuvchanligi bilan bir qatorda, uzatish hodisalarini anglatadi va faqat harakatlanuvchi suyuqliklar va gazlarda kuzatiladi. Yopishqoqlik suyuqlik yoki gazda sodir bo'lgan harakatni keltirib chiqargan sabablar to'xtatilgandan keyin asta-sekin to'xtab qolishi bilan namoyon bo'ladi.

Yopishqoqlik(ichki ishqalanish) - uzatish hodisalaridan biri, suyuqlik jismlarining (suyuqliklar va gazlar) bir qismining boshqasiga nisbatan harakatiga qarshilik ko'rsatish xususiyati. Natijada, bu harakatga sarflangan energiya issiqlik shaklida tarqaladi.

Suyuqlik va gazlardagi ichki ishqalanish mexanizmi molekulalarning tasodifiy harakatlanishidir impuls olib borish bir qatlamdan ikkinchisiga, bu tezliklarni tenglashtirishga olib keladi - bu ishqalanish kuchini kiritish bilan tavsiflanadi. Yopishqoqlik qattiq moddalar bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega va odatda alohida ko'rib chiqiladi.

Molekulalar orasidagi masofa gazlarga qaraganda ancha kichik bo'lgan suyuqliklarda yopishqoqlik, birinchi navbatda, molekulalarning harakatchanligini cheklaydigan molekulalararo o'zaro ta'sirga bog'liq. Suyuqlikda molekula qo'shni qatlamga faqat unda bo'shliq hosil bo'lgan taqdirdagina kirib borishi mumkin, bu molekulaning u erga sakrashi uchun etarli. Yopishqoq oqimning faollashuv energiyasi deb ataladigan bo'shliq hosil bo'lishiga (suyuqlikning "bo'shashishiga") sarflanadi. Faollashtirish energiyasi haroratning oshishi va bosimning pasayishi bilan kamayadi. Bu harorat oshishi bilan suyuqliklarning qovushqoqligining keskin pasayishi va uning yuqori bosimlarda o'sishi sabablaridan biridir. Bosimning bir necha ming atmosferaga ko'tarilishi bilan yopishqoqlik o'nlab va yuzlab marta ortadi. Nazariyaning etarli darajada rivojlanmaganligi sababli suyuqliklarning yopishqoqligining qat'iy nazariyasi suyuqlik holati, hali yaratilmagan.

Suyuqlik va eritmalarning alohida sinflarining yopishqoqligi harorat, bosim va kimyoviy tarkibga bog'liq.

Suyuqliklarning yopishqoqligi quyidagilarga bog'liq kimyoviy tuzilishi ularning molekulalari. Shu kabi kimyoviy birikmalar seriyasida (to'yingan uglevodorodlar, spirtlar, organik kislotalar va boshqalar) Yopishqoqlik muntazam ravishda o'zgarib turadi - molekulyar og'irlikning oshishi bilan u ortadi. Soqol moylarining yuqori yopishqoqligi ularning molekulalarida tsikllarning mavjudligi bilan bog'liq. Aralashtirganda bir-biri bilan reaksiyaga kirishmaydigan turli xil yopishqoqlikdagi ikkita suyuqlik aralashmada o'rtacha yopishqoqlikka ega. Biroq, agar aralashtirish jarayonida kimyoviy birikma hosil bo'lsa, unda aralashmaning yopishqoqligi dastlabki suyuqliklarning yopishqoqligidan o'nlab marta ko'p bo'lishi mumkin.

Zarrachalar yoki makromolekulalar yopishishi natijasida hosil bo'lgan fazoviy tuzilmalarning suyuqliklarda (dispers tizimlar yoki polimer eritmalari) paydo bo'lishi yopishqoqlikning keskin oshishiga olib keladi. "Tuzilgan" suyuqlik oqimida, ish tashqi kuch faqat yopishqoqlikni engish uchun emas, balki strukturani yo'q qilish uchun ham sarflanadi.

Gazlarda molekulalar orasidagi masofa molekulyar kuchlarning ta'sir qilish radiusidan ancha katta, shuning uchun gazlarning yopishqoqligi asosan molekulyar harakat bilan belgilanadi. Bir-biriga nisbatan harakatlanuvchi gaz qatlamlari orasida ularning uzluksiz xaotik (issiqlik) harakati tufayli doimiy molekulalar almashinuvi mavjud. Molekulalarning bir qatlamdan ikkinchi qatlamga o'tishi, boshqa tezlikda harakatlanishi, ma'lum bir impulsning qatlamdan qatlamga o'tishiga olib keladi. Natijada sekinroq qatlamlar tezlashadi va tezroq qatlamlar sekinlashadi. Tashqi kuchning ishi F, yopishqoq qarshilikni muvozanatlashtiradigan va barqaror oqimni saqlaydigan, butunlay issiqlikka aylanadi. Gazning yopishqoqligi uning zichligiga (bosimiga) bog'liq emas, chunki gaz siqilganda qatlamdan qatlamga o'tadigan molekulalarning umumiy soni ortadi, lekin har bir molekula qo'shni qatlamga kamroq chuqur kirib boradi va kamroq impuls o'tkazadi (Maksvell qonun).

Yopishqoqlik moddalarning muhim fizik va kimyoviy xarakteristikasidir. Suyuqlik va gazlarni quvurlar (neft quvurlari, gaz quvurlari) orqali haydashda yopishqoqlik qiymatini hisobga olish kerak. Eritilgan cürufning viskozitesi yuqori o'choq va o'choq jarayonlarida juda muhimdir. Eritilgan shishaning yopishqoqligi uning qanday tayyorlanishini aniqlaydi. Ko'p hollarda yopishqoqlik mahsulot yoki yarim mahsulotning tayyorligi yoki sifatini baholash uchun ishlatiladi, chunki yopishqoqlik moddaning tuzilishi bilan chambarchas bog'liq va texnologik jarayonlarda sodir bo'ladigan materialdagi jismoniy va kimyoviy o'zgarishlarni aks ettiradi. Yog'larning yopishqoqligi bor katta ahamiyatga ega mashina va mexanizmlarning moylanishini hisoblash uchun va boshqalar.

Yopishqoqlikni o'lchash uchun qurilma deyiladi viskozimetr.

Suyuqlikning yopishqoqligi - oqimdagi tangensial kuchlarga (ichki ishqalanish) qarshilik ko'rsatish uchun haqiqiy suyuqliklarning xususiyati. Suyuqlikning viskozitesini suyuqlik tinch holatda bo'lganda aniqlab bo'lmaydi, chunki u faqat harakatda bo'lganda o'zini namoyon qiladi. Suyuqlik harakati paytida paydo bo'ladigan bunday gidravlik qarshiliklarni to'g'ri baholash uchun, birinchi navbatda, suyuqlikning ichki ishqalanish qonunlarini o'rnatish va harakat mexanizmining o'zi haqida aniq tasavvur hosil qilish kerak.

Yopishqoqlikning jismoniy ma'nosi

Suyuqlikning yopishqoqligi kabi tushunchaning jismoniy mohiyati tushunchasi uchun misolni ko'rib chiqing. Ikkita parallel A va B plitalar bo'lsin. Ularning orasidagi bo'shliqda suyuqlik o'ralgan: pastki plastinka harakatsiz, yuqori plastinka esa qandaydir doimiy tezlik bilan harakat qiladi y 1

Tajriba shuni ko'rsatadiki, plitalarga darhol ulashgan suyuqlik qatlamlari (yopishqoq qatlamlar deb ataladi) u bilan bir xil tezliklarga ega bo'ladi, ya'ni. pastki plastinka A ga tutashgan qatlam tinch holatda bo'ladi va yuqori B plastinkaga tutash qatlam y 1 tezlikda harakat qiladi.

Suyuqlikning oraliq qatlamlari bir-birining ustiga siljiydi va ularning tezligi pastki plastinkadan masofalarga mutanosib bo'ladi.

Hatto Nyuton tez orada tajriba bilan tasdiqlangan, qatlamlarning bunday siljishidan kelib chiqadigan qarshilik kuchlari qatlamlarning teginish maydoniga va sirpanish tezligiga mutanosib ekanligini taxmin qildi. Agar kontakt maydonini birlikka teng olsak, bu pozitsiyani quyidagicha yozish mumkin

Bu erda t - maydon birligiga to'g'ri keladigan qarshilik kuchi yoki ishqalanish kuchlanishi

m - suyuqlikning turiga bog'liq bo'lgan mutanosiblik koeffitsienti va mutlaq yopishqoqlik koeffitsienti yoki oddiygina suyuqlikning mutlaq yopishqoqligi deb ataladi.

dy/dy qiymati - tezlikning o'z yo'nalishiga normal yo'nalishda o'zgarishi sirpanish tezligi deb ataladi.

Shunday qilib, suyuqlikning yopishqoqligi jismoniy mulk sirpanish yoki kesishga chidamliligini tavsiflovchi suyuqliklar

Yopishqoqlik kinematik, dinamik va mutlaq

Keling, turli xil yopishqoqlik tushunchalarini aniqlaymiz:

dinamik yopishqoqlik. Ushbu yopishqoqlikning o'lchov birligi sekundiga paskal (Pa*s). Jismoniy ma'nosi vaqt birligidagi bosimni kamaytirishdir. Dinamik yopishqoqlik suyuqlikning (yoki gazning) bir qatlamning boshqasiga nisbatan siljishiga chidamliligini tavsiflaydi.

Dinamik yopishqoqlik haroratga bog'liq. Haroratning oshishi bilan u kamayadi va bosim oshishi bilan ortadi.

kinematik yopishqoqlik. O'lchov birligi - Stokes. Kinematik yopishqoqlik nisbati sifatida olinadi dinamik yopishqoqlik ma'lum bir moddaning zichligiga.

Kinematik yopishqoqlikni aniqlash klassik holatda tortishish ta'sirida kalibrlangan teshikdan ma'lum hajmdagi suyuqlikning oqib o'tishi uchun zarur bo'lgan vaqtni o'lchash yo'li bilan amalga oshiriladi.

Mutlaq yopishqoqlik kinematik yopishqoqlikni zichlikka ko'paytirish orqali olinadi. Xalqaro birliklar tizimida mutlaq yopishqoqlik N * s / m2 da o'lchanadi - bu birlik Puiseuille deb ataladi.

Suyuqlikning yopishqoqlik koeffitsienti

Gidravlikada mutlaq yopishqoqlikni zichlikka bo'lish natijasida olingan qiymat ko'pincha ishlatiladi. Bu qiymat suyuqlikning kinematik viskozite koeffitsienti yoki oddiygina kinematik yopishqoqlik koeffitsienti deb ataladi va n harfi bilan belgilanadi. Shunday qilib, suyuqlikning kinematik viskozitesi

bu yerda r - suyuqlikning zichligi.

Suyuqlikning kinematik yopishqoqligining o'lchov birligi xalqaro va texnik tizimlar birliklar m2/s.

Birliklarning jismoniy tizimida kinematik yopishqoqlik sm 2 / s birligiga ega va Stokes (St) deb ataladi.

Ayrim suyuqliklarning yopishqoqligi

Suyuqlikning mutlaq qovushqoqligining o'zaro nisbati suyuqlik deb ataladi.

Ko'p tajriba va kuzatishlar shuni ko'rsatadiki, suyuqlikning yopishqoqligi harorat oshishi bilan kamayadi. Turli suyuqliklar uchun yopishqoqlikning haroratga bog'liqligi boshqacha.

Shuning uchun amaliy hisob-kitoblarda yopishqoqlik koeffitsienti qiymatini tanlashga juda ehtiyotkorlik bilan yondashish kerak. Har bir alohida holatda, asos sifatida maxsus laboratoriya tadqiqotlarini olish tavsiya etiladi.

Tajribalar natijasida aniqlangan suyuqliklarning yopishqoqligi bosimga ham bog'liq. Yopishqoqlik bosim ortishi bilan ortadi. Bu holatda istisno suvdir, buning uchun 32 daraja Selsiygacha bo'lgan haroratda yopishqoqlik bosimning oshishi bilan kamayadi.

Gazlarga kelsak, yopishqoqlikning bosimga, shuningdek haroratga bog'liqligi juda muhimdir. Bosim ortishi bilan gazlarning kinematik viskozitesi pasayadi, harorat oshishi bilan esa, aksincha, ortadi.

Yopishqoqlikni o'lchash usullari. Stokes usuli.

Suyuqlikning viskozitesini o'lchashga bag'ishlangan maydon viskozimetriya deb ataladi va yopishqoqlikni o'lchash uchun asbob viskozimetr deb ataladi.

Zamonaviy viskozimetrlar bardoshli materiallardan tayyorlangan va eng ko'p foydalanilgan holda ishlab chiqariladi zamonaviy texnologiyalar, uskunaga zarar etkazmasdan yuqori harorat va bosim bilan ishlashni ta'minlash.

Suyuqlikning viskozitesini aniqlashning quyidagi usullari mavjud.

kapillyar usul.

Ushbu usulning mohiyati aloqa tomirlaridan foydalanishda yotadi. Ikkita idish diametri va uzunligi ma'lum bo'lgan shisha naycha bilan bog'langan. Suyuq shisha kanalga joylashtiriladi va ma'lum vaqt ichida bir idishdan ikkinchisiga oqib o'tadi. Bundan tashqari, birinchi idishdagi bosimni bilib, hisob-kitoblar uchun Puazeyl formulasidan foydalanib, yopishqoqlik koeffitsienti aniqlanadi.

Hesse usuli.

Bu usul avvalgisiga qaraganda biroz murakkabroq. Uni amalga oshirish uchun ikkita bir xil kapillyar qurilma bo'lishi kerak. Birinchisiga ichki ishqalanishning oldindan belgilangan qiymati bo'lgan muhit, ikkinchisiga o'rganilayotgan suyuqlik qo'yiladi. Keyin, vaqt har bir o'rnatish bo'yicha birinchi usul bo'yicha o'lchanadi va tajribalar orasidagi mutanosiblikni tashkil etib, ular qiziqish viskozitesini topadilar.

aylanish usuli.

Ushbu usulni bajarish uchun ikkita tsilindrning tuzilishiga ega bo'lish kerak, ulardan biri ikkinchisining ichida joylashgan. Sinov suyuqligi tomirlar orasidagi bo'shliqqa joylashtiriladi, so'ngra ichki tsilindrni tezlashtiradi.

Suyuqlik silindr bilan o'z burchak tezligida aylanadi. Silindr va suyuqlik momentining kuchidagi farq ikkinchisining yopishqoqligini aniqlashga imkon beradi.

Stokes usuli

Ushbu tajribani bajarish uchun sizga suyuqlik bilan to'ldirilgan silindr bo'lgan Geppler viskozimetri kerak bo'ladi.

Birinchidan, silindrning balandligi bo'ylab ikkita belgi qo'yiladi va ular orasidagi masofa o'lchanadi. Keyin suyuqlikka ma'lum radiusli to'p qo'yiladi. To'p suyuqlikka singib keta boshlaydi va bir belgidan boshqasiga masofani bosib o'tadi. Bu vaqt belgilangan. To'pning tezligini aniqlagandan so'ng, suyuqlikning yopishqoqligini hisoblang.

Viskozite video

Yopishqoqlikni aniqlash sanoatda muhim rol o'ynaydi, chunki u turli xil muhitlar uchun asbob-uskunalar dizaynini belgilaydi. Masalan, neftni qazib olish, qayta ishlash va tashish uchun uskunalar.

Yopishqoqlik (ichki ishqalanish) - suyuqlikning bir qismining boshqasiga nisbatan harakatiga qarshilik ko'rsatish haqiqiy suyuqliklarning xususiyatidir. Haqiqiy suyuqlikning ba'zi qatlamlari boshqalarga nisbatan harakat qilganda, qatlamlar yuzasiga tangensial yo'naltirilgan ichki ishqalanish kuchlari paydo bo'ladi. Bu kuchlarning ta'siri shundan dalolat beradiki, qatlam tezroq harakatlanuvchi tomondan sekinroq harakatlanuvchi qatlamga tezlashtiruvchi kuch ta'sir qiladi. Qatlamning sekinroq harakatlanadigan tomonidan tezroq harakatlanadigan qatlamga sekinlashtiruvchi kuch ta'sir qiladi.

Ichki ishqalanish kuchi F qanchalik katta bo'lsa, S qatlam yuzasining ko'rib chiqilgan maydoni shunchalik katta bo'ladi (52-rasm) va qatlamdan qatlamga o'tish paytida suyuqlik oqimi tezligi qanchalik tez o'zgarishiga bog'liq.

Rasmda bir-biridan x masofada joylashgan va v 1 va v 2 tezliklar bilan harakatlanuvchi ikkita qatlam bir vaqtning o'zida v 1 -v 2 = v ko'rsatilgan. Qatlamlar orasidagi masofa hisoblangan yo'nalish, perpendikulyar qatlam oqim tezligi. v/x qiymati qatlamdan qatlamga yo‘nalishda harakatlanayotganda tezlik qanchalik tez o‘zgarishini ko‘rsatadi X, qatlamlarning harakat yo'nalishiga perpendikulyar va deyiladi tezlik gradienti. Shunday qilib, ichki ishqalanish kuchi moduli

bu yerda proporsionallik koeffitsienti  , suyuqlikning tabiatiga qarab deyiladi dinamik yopishqoqlik(yoki oddiygina yopishqoqlik).

Yopishqoqlik birligi paskal soniya (Pa s): 1 Pa s muhitning dinamik yopishqoqligiga teng bo'lib, unda laminar oqim va tezlik gradienti moduli 1 m uchun 1 m / s ga teng bo'lgan ichki 1 m 2 sirt uchun 1 N ishqalanish kuchi qatlamlarga tegganda paydo bo'ladi (1 Pa s \u003d 1 N s / m 2).

Yopishqoqlik qanchalik katta bo'lsa, suyuqlik idealdan qanchalik farq qilsa, unda ichki ishqalanish kuchlari shunchalik ko'p bo'ladi. Yopishqoqlik haroratga bog'liq va suyuqliklar va gazlar uchun bu bog'liqlikning tabiati har xil (suyuqliklar uchun m] harorat oshishi bilan kamayadi, gazlar uchun, aksincha, ortadi), bu ulardagi farqni ko'rsatadi.

ichki ishqalanish mexanizmlari. Yog'larning viskozitesi, ayniqsa, haroratga bog'liq. Masalan, kastor yog'ining viskozitesi 18-40 oralig'ida ° FROM to'rt marta tushadi. Sovet fizigi P. L. Kapitsa (1894-1984; Nobel mukofoti 1978) 2,17 K haroratda suyuq geliyning yopishqoqligi nolga teng bo'lgan ortiqcha suyuqlik holatiga o'tishini aniqladi.

Suyuqlik oqimining ikkita rejimi mavjud. Oqim deyiladi laminar (qatlamli), agar oqim bo'ylab har bir tanlangan yupqa qatlam qo'shnilariga nisbatan ular bilan aralashmasdan siljiydi va turbulent (vorteks), agar oqim bo'ylab intensiv vorteks hosil bo'lishi va suyuqlik (gaz) aralashuvi sodir bo'lsa.

Suyuqlikning laminar oqimi uning harakatining past tezliklarida kuzatiladi. Molekulyar birikish kuchlari ta'sirida u oqayotgan quvur yuzasiga tutashgan suyuqlikning tashqi qatlami unga yopishib qoladi va harakatsiz qoladi. Keyingi qatlamlarning tezligi qanchalik katta bo'lsa, ularning quvur yuzasidan masofa qanchalik katta bo'lsa va quvur o'qi bo'ylab harakatlanadigan qatlam eng yuqori tezlikka ega.

Turbulent oqimda suyuqlik zarralari oqimga perpendikulyar tezlik komponentlarini oladi, shuning uchun ular bir qatlamdan ikkinchisiga o'tishi mumkin. Suyuq zarrachalarning tezligi ular quvur yuzasidan uzoqlashganda tez ortadi, keyin esa biroz o'zgaradi. Suyuqlik zarralari bir qatlamdan ikkinchi qatlamga o'tganligi sababli, ularning turli qatlamlardagi tezligi juda oz farq qiladi. Katta gradient tufayli

tezliklar, vortekslar odatda quvur yuzasi yaqinida hosil bo'ladi.

Quvurlardagi turbulent oqim uchun o'rtacha tezlik profili (53-rasm) laminar oqim uchun parabolik profildan quvur devorlari yaqinida tezlikning tezroq oshishi va oqimning markaziy qismida kamroq egrilik bilan farqlanadi.

Ingliz olimi O. Reynolds (1842-1912) 1883 yilda oqimning tabiati deb nomlangan o'lchovsiz miqdorga bog'liqligini aniqladi. Reynolds raqami:

bu yerda v = / - kinematik yopishqoqlik;

 - suyuqlik zichligi; (v) suyuqlikning quvur kesimida o'rtacha tezligi; d- quvur diametri kabi xarakterli chiziqli o'lcham.

Reynolds sonining past qiymatlarida (Re1000) laminar oqim kuzatiladi, laminar oqimdan turbulent oqimga o'tish 1000 hududida sodir bo'ladi: Re2000 va Re = 2300 (silliq quvurlar uchun) oqim turbulentdir. Agar Reynolds soni bir xil bo'lsa, u holda turli uchastkalardagi quvurlardagi turli suyuqliklarning (gazlarning) oqim rejimi bir xil bo'ladi.

ICHKI ISHIQISH qattiq jismlarda - qattiq jismlarning mexanik issiqlikni qaytarilmas tarzda issiqlikka aylantirish xususiyati. tanadagi termodinamik buzilish bilan birga uning deformatsiyasi jarayonlarida organizmga etkaziladigan energiya. muvozanat.

V. t. - elastik bo'lmagan yoki bo'shashish xususiyatlaridan biri (qarang. Dam olish), elastiklik nazariyasi bilan tavsiflanmagan. Ikkinchisi kvazistatik haqidagi yashirin taxminga asoslanadi. deformatsiyalanuvchi jismda termodinamik buzilmaganda (cheksiz past tezlikda) elastik deformatsiyaning tabiati. muvozanat. Shu bilan birga, to-l da. vaqt momenti bir vaqtning o'zida deformatsiyaning qiymati bilan belgilanadi. Chiziqli kuchlanish holati uchun. Ushbu qonunga bo'ysunadigan tana deyiladi. mukammal elastik M0- statik deformatsiyaning ko'rib chiqilgan turiga mos keladigan ideal elastik tana (kuchlanish, buralish). Vaqti-vaqti bilan ideal elastik jismning deformatsiyasi bir xil fazada.

Cheklangan tezlikda deformatsiyalanganda, tanada termodinamikdan og'ish paydo bo'ladi. muvozanat, mos keladigan bo'shashishni keltirib chiqaradi. elastik energiyaning tarqalishi (tarqalishi), ya'ni uning issiqlikka qaytarilmas o'tishi bilan birga bo'lgan jarayon (muvozanat holatiga qaytish). Misol uchun, bir xil qizdirilgan plastinka egilganida, material qizdirilganda kengayadi, cho'zilgan tolalar soviydi, siqiladigan tolalar qiziydi, natijada ko'ndalang harorat gradienti, ya'ni. elastik deformatsiya buzilishiga olib keladi. Issiqlik o'tkazuvchanligi bilan haroratni tenglashtirish gevşeme hisoblanadi. elastik energiyaning bir qismini issiqlik energiyasiga qaytarib bo'lmaydigan o'tish bilan birga bo'lgan jarayon, bu plastinkaning erkin egilish tebranishlarining eksperimental ravishda kuzatilgan zaiflashishini tushuntiradi. Komponent atomlarining bir xil taqsimlanishi bilan qotishmaning elastik deformatsiyasi paytida, ikkinchisi ularning o'lchamlaridagi farq tufayli qayta taqsimlanishi mumkin. Yo'l bilan muvozanat taqsimotini tiklash ham bo'shashishdir. jarayon. Noelastik yoki gevşeme xususiyatlarining namoyon bo'lishi, aytilganlarga qo'shimcha ravishda, sof metallar va qotishmalarda elastik ta'sir, elastik histerezis va boshq.

Elastik jismda sodir bo'ladigan deformatsiya nafaqat unga qo'llaniladigan tashqi mexanik kuchlar bilan belgilanadi. kuchlar, balki tananing haroratining o'zgarishi, uning kimyosi. tarkibi, tashqi magnit. va elektr maydonlar (magnito- va elektrostriksiya), don o'lchamlari va boshqalar.

Guruch. 1. Qattiq jismning xona haroratidagi odatdagi relaksatsiya spektri, jarayonlar bilan bog'liq: I- tashqi kuchlanishlar ta'sirida erigan atomlarning anizotropik taqsimlanishi; II- polikristallar donalarining chegara qatlamlarida; III- egizaklarning interfeyslarida; IV- qotishmalarda atomlarning erishi; V- ko'ndalang issiqlik oqimlari; VI - granulalararo issiqlik oqimlari.

Bu turli xil dam olishga olib keladi. hodisalar, ularning har biri V. t hissa qo'shadi.. Agar tanada bir vaqtning o'zida bir nechta bo'shashish sodir bo'lsa. jarayonlar, ularning har biri o'ziga xos bo'lishi mumkin dam olish vaqti , keyin barcha dam olish vaqtlari yig'indisi otd. dam olish jarayonlar deb atalmishni hosil qiladi. dam olish berilgan sharoitda berilgan materialni tavsiflovchi berilgan materialning spektri (1-rasm); namunadagi har bir strukturaviy o'zgarish dam olishning xarakterli o'zgarishi bilan namoyon bo'ladi. spektr.

Bir nechta bor fenomenologik elastik bo'lmagan yoki relaksatsiya, xususiyatlar nazariyalari, ular quyidagilarni o'z ichiga oladi: a) deformatsiyalanadigan jismning oldingi tarixini aks ettiruvchi kuchlanish va deformatsiya o'rtasidagi shunday munosabatni qidiradigan Boltsmann-Volterra elastik ta'sir nazariyasi: , bu erda "" shakli. xotira funktsiyasi" noma'lumligicha qolmoqda; b) turdagi munosabatlarga olib keladigan reologiya usuli, modellari:

Deformatsiyaning bu chiziqli hosilasi vaqtga bog'liqlikni tavsiflaydi va qattiq jismning chiziqli viskoelastik harakatini tavsiflash uchun asosdir.

Guruch. 2. Parallel ulangan prujinalardan tashkil topgan Fochtning mexanik modeli 1 va silindrdagi piston 2 yopishqoq suyuqlik bilan to'ldirilgan.

Guruch. 3. Prujinaning ketma-ket ulanishi bilan Maksvell modeli 1 ga silindrdagi piston 2 .

Loy (1) tenglamalari bilan tasvirlangan hodisalar mexanik tarzda modellashtirilgan. va elektr elastik (prujkalar) va yopishqoq (qovushqoq suyuqlikli silindrdagi piston) elementlar yoki idishlar va faol qarshiliklarning ketma-ket va parallel ulanishini ifodalovchi diagrammalar. Naib. oddiy modellar: elementlarning parallel ulanishi, qaramlikka olib keladi (Vogt qattiq tanasi deb ataladigan - 2-rasm) va undan keyingi. elementlarning ulanishi (Maksvell deb ataladigan qattiq jism - 3-rasm). Yo'lni kuzatib boring. va bir nechta parallel ulanish. Bahorning qattiqligi va koeffitsientining turli qiymatlariga ega Focht va Maksvell modellari. yopishqoq qarshilik, viskoelastik tanadagi stresslar va deformatsiyalar o'rtasidagi munosabatlarni to'g'ri tasvirlash mumkin; c) bir relaksatsiya holati uchun muvozanatsiz holatlar termodinamikasiga asoslangan nazariya. jarayon Guk qonunini umumlashtirishga olib keladi:

qayerda , a - material konstantasi, yopishqoqlik o'lchamiga ega, - . Davriylik uchun siklik bilan deformatsiyalar chastotasi: , qayerda

ya'ni fazada burchak bilan siljigan:

qayerda - deb atalmish. modul nuqsoni yoki to'liq yengillik darajasi; G) . Yuqori harorat nazariyasi, unga ko'ra yuqori haroratning manbai dislokatsiyalar harakatidir, masalan, aralashmalar kiritilganda yuqori haroratning pasayishi, ikkinchisi dislokatsiyalar harakatiga to'sqinlik qilishi bilan izohlanadi. Dislokatsiyalarning harakatiga bunday qarshilik ko'pincha (suyuqliklarning yopishqoqligiga o'xshash) deb ataladi. yopishqoq. Kuchli deformatsiyalangan materiallarda V. t. dislokatsiyalarning oʻzaro sekinlashishi va boshqalar bilan izohlanadi V. t ni oʻlchashda quyidagi usullar qoʻllaniladi. erkin tebranishlar(bo'ylama, ko'ndalang, burilish, egilish); b) majburiy uchun rezonans egri chizig'ini o'rganish; c) to'lqin uzunligi bilan ultratovush impulsining zaiflashishini o'rganish. V. t.ning chora-tadbirlari. Q elektrga o'xshaydi tebranish davri; v) elastik energiyaning bir tebranish davridagi nisbiy tarqalishi; d) kenglik , bu erda rezonans chastotasidan og'ish , bunda majburiy tebranishlar amplitudasining kvadrati 2 marta kamayadi. Farq. Kichkina zaiflashuv qiymatlari uchun V. t. o'lchovlari () o'zaro bog'liq:

Plastmassadan qochish uchun deformatsiya, o'lchovlar paytida tebranish amplitudasi juda kichik bo'lishi kerak Q-1 unga bog'liq emas edi.

Gevşeme spektrini siklik chastotasini o'zgartirmasdan olish mumkin. tebranishlar va harorat. Oʻrganilayotgan harorat oraligʻida relaksatsiya jarayonlari boʻlmasa, V. T. monoton ravishda ortadi va agar bunday jarayon sodir boʻlsa, haroratda haroratga bogʻliqlik egri chizigʻida V. T.ning maksimal (choʻqqisi) paydo boʻladi. H- relaksatsiyani faollashtirish energiyasi. jarayon, - moddiy konstanta, - siklik. tebranish chastotasi.

Kichik amplitudali va past chastotali erkin burilish tebranishlari usuli oraliq qattiq eritmalar hosil qiluvchi atomlarning eruvchanligi va diffuziya parametrlarini, fazaviy o'zgarishlarni, kinetikani va energiyani o'rganish uchun ishlatilishi mumkin. o'ta to'yingan qattiq eritmalarning parchalanish xususiyatlari va boshqalar. 5 kHz dan 300 kHz gacha bo'lgan tebranishlar ferromagnit domenlar chegaralarining harakatini o'rganish uchun mos keladi; o'tkazuvchanlik elektronlari bilan panjaralar (). Qattiq jismlarning yuqori haroratini o'rganish qattiq jismlarda, xususan, sof metallar va qotishmalarda sodir bo'ladigan holatlar va jarayonlar haqida ma'lumot manbai hisoblanadi. mexanik va issiqlik bilan ishlov berish.

Lit Postnikov V.S., ichki ishqalanish metallarda, 2-nashr, M., 1974; Jismoniy akustika, ed. V. Meyson, trans. Ingliz tilidan, 3-jild, A qism - Qattiq jismlarning xususiyatlariga nuqsonlarning ta'siri, M., 1969; Novik A. S., Berri B., Kristallardagi relaksatsiya hodisalari, tarjima. Ingliz tilidan, M., 1975.

B. H. Finkelshteyn.

Yopishqoqlik (ichki ishqalanish) - uzatish hodisalaridan biri, suyuqlik jismlarining (suyuqlik va gazlar) bir qismining boshqasiga nisbatan harakatiga qarshilik ko'rsatish xususiyati. Natijada, bu harakatga sarflangan ish issiqlik shaklida tarqaladi.

Suyuqliklar va gazlardagi ichki ishqalanish mexanizmi shundan iboratki, tasodifiy harakatlanuvchi molekulalar impulsni bir qatlamdan ikkinchisiga o'tkazadi, bu esa tezliklarni tenglashtirishga olib keladi - bu ishqalanish kuchini kiritish bilan tavsiflanadi. Qattiq moddalarning yopishqoqligi bir qator o'ziga xos xususiyatlarga ega va odatda alohida ko'rib chiqiladi.

Dinamik yopishqoqlikni farqlang (Xalqaro birliklar tizimidagi birlik (SI) - Pa , CGS tizimida - poise; 1 Pa s \u003d 10 poise) va kinematik yopishqoqlik (SI birligi - m² / s, CGS da - stokes, tizimdan tashqarida birlik daraja Engler). Kinematik qovushqoqlik dinamik yopishqoqlikning moddaning zichligiga nisbati sifatida olinishi mumkin va uning kelib chiqishi yopishqoqlikni o'lchashning klassik usullariga, masalan, tortishish kuchi ta'sirida ma'lum hajmning kalibrlangan teshikdan oqib o'tish vaqtini o'lchashga bog'liq. . Yopishqoqlikni o'lchash uchun qurilma viskozimetr deb ataladi.

Moddaning suyuqlikdan shishasimon holatga o'tishi odatda 10 11 -10 12 Pa·s tartibdagi yopishqoqlikka erishish bilan bog'liq.

Entsiklopedik YouTube

• 1 / 5

  Yopishqoq ishqalanish kuchi F, suyuqlikka ta'sir etuvchi, nisbiy harakat tezligiga proportsional (tekis devor bo'ylab kesish oqimining eng oddiy holatida) v jismlar va hududlar S va tekisliklar orasidagi masofaga teskari proportsional h :

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

  Suyuqlik yoki gazning tabiatiga bog'liq bo'lgan mutanosiblik omili deyiladi dinamik yopishqoqlik koeffitsienti. Bu qonun 1687 yilda Isaak Nyuton tomonidan taklif qilingan va uning nomi bilan atalgan (Nyutonning yopishqoqlik qonuni). Qonunning eksperimental tasdig'i 19-asrning boshlarida Kulonning buralish balanslari bilan tajribalarida va Hagen va Puazeylning kapillyarlarda suv oqimi bilan tajribalarida olingan.

  Yopishqoq ishqalanish kuchlari o'rtasidagi sifat jihatidan sezilarli farq va quruq ishqalanish, boshqa narsalar qatorida, faqat yopishqoq ishqalanish va o'zboshimchalik bilan kichik tashqi kuch mavjud bo'lganda tananing majburiy ravishda harakatlana boshlashi, ya'ni yopishqoq ishqalanish uchun tinch ishqalanish bo'lmaydi va aksincha - faqat ta'sir ostida. yopishqoq ishqalanish, dastlab harakatga kelgan jism hech qachon (makroskopik nuqtai nazardan Braun harakatini e'tiborsiz qoldiradigan) to'liq to'xtamaydi, garchi harakat cheksiz sekinlashadi.

  Ikkinchi yopishqoqlik

  Ikkinchi viskozite yoki ommaviy viskozite, harakat yo'nalishi bo'yicha impuls o'tkazish paytida ichki ishqalanishdir. Bu faqat siqilishni hisobga olgan holda va (yoki) kosmosdagi ikkinchi yopishqoqlik koeffitsientining heterojenligini hisobga olgan holda ta'sir qiladi.

  Agar dinamik (va kinematik) qovushqoqlik sof siljish deformatsiyasini xarakterlasa, ikkinchi qovushqoqlik hajmli siqilish deformatsiyasini xarakterlaydi.

  Ovoz va zarba to'lqinlarini susaytirishda ommaviy yopishqoqlik katta rol o'ynaydi va bu dampingni o'lchash orqali eksperimental ravishda aniqlanadi.

  Gazlarning yopishqoqligi

  m = m 0 T 0 + C T + C (T T 0) 3/2. (\displaystyle (\mu )=(\mu )_(0)(\frac (T_(0)+C)(T+C))\left((\frac (T)(T_(0))))\ o'ng)^(3/2).)

  • μ = berilgan haroratda (Pa s) dinamik yopishqoqlik T,
  • μ 0 = ba'zi bir nazorat haroratida (Pa s) da nazorat viskozitesi T0,
  • T= Kelvinda belgilangan harorat,
  • T0= Kelvindagi mos yozuvlar harorati,
  • C= Viskozitesi aniqlanishi kerak bo'lgan gaz uchun Sazerlend doimiysi.

  Ushbu formula 0 oralig'idagi haroratlarga qo'llanilishi mumkin< T < 555 K и при давлениях менее 3,45 МПа с ошибкой менее 10 %, обусловленной зависимостью вязкости от давления.

  Sazerlend konstantasi va turli haroratlarda gazlarning nazorat yopishqoqligi quyidagi jadvalda keltirilgan

  Gaz	C	T0	μ 0 Suyuqliklarning yopishqoqligi Dinamik yopishqoqlik t = - ķ ∂ v ∂ n , (\displaystyle \tau =-\eta (\frac (\qisman v)(\qisman n))) Yopishqoqlik omili ē (\displaystyle \eta )(dinamik qovushqoqlik koeffitsienti, dinamik yopishqoqlik) molekulalarning harakatlari haqidagi mulohazalar asosida olinishi mumkin. Bu aniq ē (\displaystyle \eta ) qanchalik kichik bo'lsa, molekulalarning "cho'kishi" t vaqti shunchalik qisqa bo'ladi. Ushbu fikrlar Frenkel-Andrade tenglamasi deb ataladigan yopishqoqlik koeffitsientining ifodasiga olib keladi: ē = C e w / k T (\displaystyle \eta =Ce^(w/kT)) Yopishqoqlik koeffitsientini ifodalovchi boshqa formula Bachinskiy tomonidan taklif qilingan. Ko'rsatilgandek, yopishqoqlik koeffitsienti molekulalar orasidagi o'rtacha masofaga qarab molekulalararo kuchlar bilan aniqlanadi; ikkinchisi moddaning molyar hajmi bilan belgilanadi V M (\displaystyle V_(M)). Ko'pgina tajribalar molyar hajm va yopishqoqlik koeffitsienti o'rtasida bog'liqlik mavjudligini ko'rsatdi: ē = c V M - b , (\displaystyle \eta =(\frac (c)(V_(M)-b)),) Bu yerda c va b doimiylar. Bu empirik munosabat Bachinskiy formulasi deb ataladi. Suyuqliklarning dinamik viskozitesi harorat oshishi bilan kamayadi va bosim oshishi bilan ortadi. Kinematik yopishqoqlik Texnologiyada, xususan, gidravlik drayvlarni hisoblashda va tribologik muhandislikda, ko'pincha quyidagi qiymat bilan shug'ullanish kerak: n = ē r , (\displaystyle \nu =(\frac (\eta )(\rho )),) va bu miqdor kinematik yopishqoqlik deb ataladi. Bu yerda r (\displaystyle \rho) suyuqlikning zichligi; ē (\displaystyle \eta )- dinamik yopishqoqlik koeffitsienti (yuqoriga qarang). Qadimgi manbalarda kinematik yopishqoqlik ko'pincha tsentistoklarda (cSt) beriladi. SIda bu qiymat quyidagicha tarjima qilinadi: 1 cSt = 1 mm 2 / (\displaystyle /) 1 c \u003d 10 −6 m 2 / (\displaystyle /) c Nominal yopishqoqlik Nisbiy yopishqoqlik - oqimga gidravlik qarshilikni bilvosita tavsiflovchi qiymat, vertikal trubka (ma'lum diametrli) orqali ma'lum hajmdagi eritmaning tugash vaqti bilan o'lchanadi. Darajalar bilan o'lchanadi Engler (nemis kimyogari K. O. Engler nomi bilan atalgan), - ° VU bilan belgilanadi. Bu ma'lum haroratda sinovdan o'tgan suyuqlikning 200 sm 3 chiqishi vaqtining maxsus viskozimetrdan 20 ° C da bir xil qurilmadan 200 sm 3 distillangan suvning chiqish vaqtiga nisbati bilan aniqlanadi. 16 ° VU gacha bo'lgan shartli yopishqoqlik GOST jadvaliga muvofiq kinematikga aylantiriladi va shartli yopishqoqlik 16 ° VU dan yuqori, formula bo'yicha: n = 7 , 4 ⋅ 10 − 6 E t , (\displaystyle \nu =7,4\cdot 10^(-6)E_(t),) qayerda n (\displaystyle \nu )- kinematik yopishqoqlik (m 2 / s da) va E t (\displaystyle E_(t))- t haroratda shartli viskozite (°VU da). Nyuton va nonyuton suyuqliklari Nyuton suyuqliklari yopishqoqligi deformatsiya tezligiga bog'liq bo'lmagan suyuqliklardir. Nyuton suyuqligi uchun Navier - Stokes tenglamasida yuqoridagiga o'xshash yopishqoqlik qonuni mavjud (aslida Nyuton qonunining umumlashtirilishi yoki Navier - Stokes qonuni): s i j = ķ (∂ v i ∂ x j + ∂ v j ∂ x i) , (\displaystyle \sigma _(ij)=\eta \left((\frac (\qisman v_(i))(\qisman x_(j))) )+(\frac (\qisman v_(j))(\qisman x_(i)))\o'ng),) qayerda s i , j (\displaystyle \sigma _(i,j)) yopishqoq kuchlanish tensoridir. ē (T) = A ⋅ exp ⁡ (Q R T) , (\displaystyle \eta (T)=A\cdot \exp \left((\frac (Q)(RT))\o‘ng),) qayerda Q (\displaystyle Q)- yopishqoqlikning faollashuv energiyasi (J/mol), T (\displaystyle T)- harorat (), R (\displaystyle R)- universal gaz doimiy (8,31 J/mol K) va A (\displaystyle A) qandaydir doimiydir. Amorf materiallardagi yopishqoq oqim Arrenius qonunidan og'ish bilan tavsiflanadi: yopishqoqlikning faollashuv energiyasi Q (\displaystyle Q) kattadan farq qiladi Q H (\displaystyle Q_(H)) da past haroratlar(shisha holatida) oz miqdorda Q L (\displaystyle Q_(L)) yuqori haroratlarda (suyuq holatda). Ushbu o'zgarishga qarab, amorf materiallar kuchli bo'lganda ham tasniflanadi (Q H - Q L)< Q L {\displaystyle \left(Q_{H}-Q_{L}\right), yoki qachon mo'rt (Q H − Q L) ≥ Q L (\displaystyle \chap(Q_(H)-Q_(L)\o‘ng)\geq Q_(L)). Amorf materiallarning mo'rtligi son jihatdan Doremus mo'rtlik parametri bilan tavsiflanadi R D = Q H Q L (\ displaystyle R_ (D) = (\ frac (Q_ (H)) (Q_ (L)))): kuchli materiallarga ega R D< 2 {\displaystyle R_{D}<2} , mo'rt materiallarga ega bo'lsa R D ≥ 2 (\displaystyle R_(D)\geq 2). Amorf materiallarning yopishqoqligi ikki ko'rsatkichli tenglama bilan juda aniq taxmin qilinadi: ē (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 \chap\ cdot\chap) doimiy bilan A 1 (\displaystyle A_(1)), A 2 (\displaystyle A_(2)), B (\displaystyle B), C (\displaystyle C) va D (\displaystyle D) amorf materiallarning birlashtiruvchi bog'lanishlarining termodinamik parametrlari bilan bog'liq. Shisha o'tish haroratiga yaqin tor harorat oralig'ida T g (\displaystyle T_(g)) bu tenglama VTF tipidagi formulalar yoki qisqargan Kohlrausch ko'rsatkichlari bilan yaqinlashadi. Agar harorat shisha o'tish haroratidan sezilarli darajada past bo'lsa T< T g {\displaystyle T, ikki eksponensial yopishqoqlik tenglamasi Arrhenius tipidagi tenglamaga kamayadi ē (T) = A L T ⋅ exp ⁡ (Q H R T) , (\displaystyle \eta (T)=A_(L)T\cdot \exp \left((\frac (Q_(H))(RT))\o‘ng) ,) yuqori faollik energiyasi bilan Q H = H d + H m (\displaystyle Q_(H)=H_(d)+H_(m)), qayerda H d (\displaystyle H_(d)) -