Внутреннее трение (вязкость)

Механизм возникновения внутреннего трения между параллельными слоями газа (жидкости), движущимися с различными скоростями, заключается в том, что из-за хаотического теплового движения происходит обмен молекулами между слоями, в результате чего импульс слоя, движущегося быстрее, уменьшается, движущегося медленнее – увеличивается, что приводит к торможению слоя, движущегося быстрее, и ускорению слоя, движущегося медленнее.

Согласно формуле , сила внутреннего трения между двумя слоями газа (жидкости) подчиняется закону Ньютона:

, (!)

где -динамическая вязкость (вязкость), - градиент скорости, показывающий быстроту изменения скорости в направлении х, перпендикулярном направлению движения слоёв, S –площадь, на которую действует сила F.

Согласно второму закону Ньютона взаимодействиедвух слоёв можно рассматривать как процесс, при котором от одного слоя к другому в единицу времени передаётся импульс, по модулю равный действующей силе. Тогда выражение (!) можно представить в виде:

,

где -плотность потока импульса – величина, определяемая полным импульсом, переносимым в единицу времени в времени в положительном направлении оси х через единичную площадку, перпендикулярную оси х, - градиент скорости. Знак минус показывает, что импульс переносится в направлении убывания скорости.

Динамическая вязкосить численнро равна плотности потока импульса при градиенте скорости, равном единице; она вычисляется по формуле:

.

Из сопоставления формул, описывающих явления переноса, следует, что закономерности всех явлений сходны между собой.

Формулы описывающие явления переноса связывают коэффициенты переноса и характеристики теплового движения молекул. Из этих формул вытекают простые зависимости между , и :

.

Дата добавления: 2015-04-24