В'язкість рідини

Властивість будь-якої рідини, яке проявляється в її здатності перешкоджати вільному зсуву або зрушенню власних часток, характеризує поняття в`язкість рідини. Фізико-хімічний сенс цієї властивості полягає в тому, що в двигающейся рідини виникають певні сили внутрішнього тертя між молекулами, які, в свою чергу, зобов`язані своєю появою наявності сил молекулярного тяжіння.

Справа в тому, що в рідинах величина відстані між молекулами дуже мала, а тому вони менш рухливі, ніж, скажімо, молекули газів. Проникнення в інший шар можливе лише при утворенні в ньому деякого вільного простору, достатнього для того, щоб туди проникла молекула рідини. На формування такої комірки витрачається певна енергія, яка відповідно, зменшується із збільшенням температури і зниженням тиску і навпаки.

На сьогоднішній день, слід визнати, що сувора наукова теорія цього явища ще не створена.

Основними показниками, що характеризують в`язкість рідини, виступають динамічний коефіцієнт, обозначаеми - mu-, і, крім нього, коефіцієнт кінематичний, що позначається - nu-.

Для вимірювання величини динамічного коефіцієнта в метричній СГС використовується одиниця пуаз (П), що дорівнює: 1 діна•х с / см2 = 1 г / см•х с). В системі МКГСС цей коефіцієнт вимірюється в кгс•с / м2- а в найбільш поширеною системі СІ - в Па•х с. Можна встановити математичну залежність цих величин між собою. Вона така: 1 П дорівнює приблизно 0,0101 кгс•с / м2, що в свою чергу становить 0,1 Па•х с. Крім цього, 1 кгс•х с / м2 = 98,1 П, що дорівнює 9,81 Па•х с.

За формулою: nu- = mu- / rho- можна обчислити кінематичний коефіцієнт в`язкості рідини, а одиницею його виміру є стокс (Ст, в системі СГС), який дорівнює 1 см2 / с. В інших системах - МКГСС і СІ для вимірювання цього коефіцієнта застосовується одиниця, рівна 1 м2 / с, який становить 10000 Ст.

Фізичної закономірністю є те, що зі збільшенням температури, величина в`язкості рідини знижується. Ця залежність для динамічного коефіцієнта визначається рівнянням mu- = mu-0•e х a (t-t0), в якому позначені: mu- і mu-0 - відповідні величини коефіцієнта при заданих температурах t і t0, а - показник ступеня, величина якого визначається характеристиками самої рідини, і який мінливий, так, наприклад, для масел, його величини коливаються в діапазоні від 0,025 до 0,035.

Існує також залежність цього показника і від температурного режиму. Це особливо важливо, коли мова йде про масла або інших мастильних матеріалах, які застосовуються в різних механічних пристроях, агрегатах, машинах. Формула цієї залежності має вигляд: nu-t = nu- х 50•х (50 / t0) n. У ній позначені: nu-t - значення кінематичного коефіцієнта при деякому розглянутому значенні температури, nu- х 50 - величина коефіцієнта при значенні температури 50 С, t - значення температури, при якій нам необхідно визначити величину коефіцієнта, n - характеристика властивостей рідини, що змінюється в залежності від температури, і від значення nu- х 50.

Досить вірно можна обчислити значення n, якщо скористатися формулою n = lg nu- х 50 + 2,7. Щоб не робити обчислення в кожному конкретному випадку, значення n, що характеризують вихідну в`язкість рідини при 50 С, зводять в спеціальну таблицю. Це значно прискорює процес обчислення.

Крім того, існує і зведена таблиця в`язкості рідин, в якій відображені відразу всі дані і відповідні показники як динамічного, так і кінематичного коефіцієнтів для певних видів рідин.

Правильне визначення значень, які характеризують в`язкість рідини, має велике прикладне значення, саме від нього залежить ефективність і довговічність роботи багатьох механізмів, якими ми користуємося як на виробництві, так і в побуті.