Кінематычная глейкасць. Механіка вадкасцяў і газаў

Кінематычная глейкасць з'яўляецца асноватворнай фізічнай характарыстыкай ўсіх газавых і вадкасных асяроддзяў. Гэты паказчык мае ключавое значэнне пры вызначэнні лабавога супраціву рухаюцца цвёрдых целаў і нагрузкі, якую яны пры гэтым адчуваюць. Як вядома, у нашым свеце любы рух адбываецца ў паветранай або воднай асяроддзі. Пры гэтым на якія рухаюцца цела заўсёды ўздзейнічаюць сілы, вектар якіх супрацьпастаўлены кірунку перамяшчэння саміх аб'ектаў. Адпаведна, чым больш кінематычная глейкасць асяроддзя, тым мацней нагрузка, адчуваем цвёрдым целам. У чым заключаецца прырода гэтага ўласцівасці вадкасцяў і газаў?

Кінематычная глейкасць, што вызначаецца як ўнутранае трэнне, абумоўлена пераносам імпульсу малекул рэчывы перпендыкулярна кірунку руху яго слаёў, якія маюць розныя хуткасці. Напрыклад, у вадкасцях кожную з структурных адзінак (малекулу) з усіх бакоў атачаюць яе бліжэйшыя суседзі, размешчаныя прыкладна на адлегласці, роўным іх дыяметры. Кожная малекула вагаецца вакол так званага становішча раўнавагі, але, прымаючы імпульс ад сваіх суседзяў, яна здзяйсняе рэзкі скачок у напрамку новага цэнтра ваганняў. За секунду кожная такая структурная адзінка рэчывы паспявае змяніць месца сваёй аселасці каля ста мільёнаў разоў, здзяйсняючы паміж скокамі ад адной да сотні тысяч ваганняў. Зразумела, чым мацней такое малекулярнае ўзаемадзеянне, тым менш будзе рухомасць кожнай структурнай адзінкі і, адпаведна, больш кінематычная глейкасць рэчывы.

Калі на якую-небудзь малекулу дзейнічаюць пастаянныя знешнія сілы з боку суседніх слаёў, то ў гэтым кірунку часціца здзяйсняе больш перасоўванняў за пэўную адзінку часу, чым у процілеглым. Таму яе хаатычны блуканне пераўтворыцца ў спарадкаванае рух з пэўнай хуткасцю, якая залежыць ад сіл, на яе ўздзейнічаюць. Такая глейкасць ўласцівая, напрыклад, маторным маслам. Тут мае значэнне і той факт, што прыкладзеныя да разгляданай частачцы знешнія сілы выконваюць працу па своеасабліваму раздвиганию слаёў, скрозь якія праціскаўся дадзеная малекула. Такое ўздзеянне ў канчатковым выніку павялічвае хуткасць цеплавога бязладнага руху часціц, якая не змяняецца з часам. Інакш кажучы, вадкасці характарызуюцца раўнамерным цягам, нягледзячы на пастаяннае ўздзеянне разнонаправленных знешніх сіл, паколькі яны ўраўнаважваюцца унутраным супрацівам слаёў рэчывы, што якраз і вызначае каэфіцыент кінематычнай глейкасці.

З павелічэннем тэмпературы рухомасць малекул пачынае ўзрастаць, што прыводзіць да некаторага змяншэння супраціву слаёў рэчывы, паколькі ў любы разагрэтай субстанцыі ствараюцца больш спрыяльныя ўмовы для свабоднага перамяшчэння часціц у кірунку прыкладзенай сілы. Гэта можна параўнаць з тым, як чалавеку нашмат лягчэй праціснуцца скрозь бязладна рухаецца натоўп, чым праз нерухомую. Значным паказчыкам кінематычнай глейкасці, вымяранай у Стокс або Паскаль-секундах, валодаюць растворы палімераў. Гэта звязана з наяўнасцю ў іх структуры доўгіх жорстка звязаных малекулярных ланцугоў. Але пры павышэнні тэмпературы паказчык іх глейкасці хутка памяншаецца. Пры прэсаванні вырабаў з пластмасы яе нитеобразные, мудрагеліста пераплеценыя малекулы прымусова прымаюць новае становішча.

Глейкасць газаў пры тэмпературы 20 ° C і атмасферным ціску 101,3 По мае парадак 10 ^-5 По * с. Напрыклад, кінематычная глейкасць паветра, гелія, кіслароду і вадароду пры такіх умовах будуць роўныя адпаведна 1,82 * 10 ^-5; 1,96 * 10 ^-5; 2,02 * 10 ^-5; 0,88 * 10 ^-5 По * с. А вадкі гелій наогул валодае дзіўнай уласцівасцю звышцякучасці. Гэта з'ява, адкрытае акадэмікам П.Л. Капіцам, заключаецца ў тым, што дадзены метал у такім агрэгатным стане амаль не валодае глейкасцю. Для яго гэта паказчык практычна роўны нулю.