Вязкость

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я

ВЯЗКОСТЬ, 1) св-во газов и жидкостей оказывать сопротивление необратимому перемещению одной их части относительно другой при сдвиге, растяжении и др. видах деформации. Вязкость характеризуют интенсивностью работы, затрачиваемой на осуществление течения газа или жидкости с определенной скоростью. При ламинарном сдвиговом течении жидкости между двумя плоскопараллельными пластинками, верхняя из к-рых движется с постоянной скоростью v под действием силы F, а нижняя неподвижна, слои жидкости перемещаются с разными скоростями - от максимальной у верх. пластинки до нуля у нижней (рис. 1). При этом касательное напряжение , а скорость деформации, где S-площадь пластинок, H-расстояние между ними. Если междуи имеется линейная зависимость, жидкость наз. ньютоновской; отношение наз. динамической вязкостью (или просто вязкостью). Величину, равную отношению вязкости в-ва к его плотности, наз. кинематич. вязкостью, обратную вязкость величину-текучсетью. В общем случае пространств. течения для ньютоновских жидкостей имеет место линейная зависимость между тензорами напряжений и скоростей деформации. Жидкости, для к-рых указанные зависимости не являются линейными, наз. неньютоновскими (см. Реология).

В системе СИ значения вязкостивыражают в Па*с. Для газов составляет обычно от 1 до 100 мкПа*с, для воды при 20 °С 1 мПа*с, для большинства низкомол. жидкостей до 10 Па*с. Расплавленные металлы по порядку величины близки к обычным жидкостям.

Вязкость низкомол. жидкостей, относящихся к одному гомологич. ряду, примерно линейно растет с увеличением мол. массы в-ва; она увеличивается также с введением в молекулу циклов или полярных групп. Вязкость разб. суспензий и эмульсий линейно возрастает с увеличением относит. объема дисперсной фазы. Вязкость р-ров и расплавов полимеров достигает 0,1 МПа*с, каучуков и резиновых смесей, битумов и асфальтов - 100 МПа*с. В отличие от низкомол. гомологов, вязкость полимеров растет пропорционально их мол. массе не линейно, а в степени 3,5, т.е. гораздо сильнее.

Рис. 1. Распределение скоростей при ламинарном сдвиговом течении ньютоновской жидкости (пояснения в тексте).

Рис. 2. Распределение скоростей при ламинарном течении ньютоновской жидкости в канале (пояснения в тексте).

С повышением т-ры вязкость газов увеличивается, поскольку она обусловлена интенсивностью теплового движения. Вязкость гелия при приближении к О К становится исчезающе малой (т.н. сверхтекучее состояние). Вязкость жидкостей с повышением т-ры уменьшается благодаря снижению энергии межмол. взаимод., препятствующих перемещению молекул. В представлениях теории своб. объема (см. Жидкость)установлено количеств. соответствие между увеличением своб. объема жидкости и ее вязкости с ростом т-ры.

С увеличением давления вязкость всегда возрастает (см. Давление). При течении жидкости в цилиндрич. канале из-за тормозящего действия вязкого сопротивления устанавливается распределение скоростей по радиусу канала: у стенки канала она равна нулю, а в центре максимальна. При ламинарном течении ньютоновской жидкости профиль скоростей оказывается параболическим (рис. 2), и вязкость выражается через перепад давления , требуемый для создания определенного объемного расхода Q:, где R-радиус, Z-длина канала (ф-ла Гагена-Пуазёйля).

Для мн. расплавов и р-ров полимеров и коллоидных систем, в отличие от низкомол. жидкостей, вязкость зависит от режима течения (т. е. отили). Поэтому при характеристике таких сред необходимо указывать условия измерения вязкости (значенияили). Различают: наибольшую ньютоновскую вязкость (или вязкость неразрушенной структуры), отвечающую предельно низким; эффективную (или "структурную") вязкость, зависящую от уровня действующих в среде напряжений; наименьшую ньютоновскую вязкость (или вязкость предельно разрушенной структуры), измеряемую при наиб. интенсивном режиме деформирования, когда вязкость перестает зависеть от,

Значением вязкости характеризуют переход некристаллизующихся (переохлажденных) жидкостей из текучего в стеклообразное состояние при охлаждении. Т-ру, при к-рой вязкость достигает 10¹¹-10¹² Па*с, условно принимают за т-ру стеклования. Свойства разб. р-ров полимеров оценивают т. наз. характеристической вязкостью ("предельным числом вязкости"), к-рая определяется как при С -> 0, где-вязкость р-рителя, а С-концентрация р-ра. Величина связана с размерами и формой макромолекул в р-ре и используется для их определения.

Вследствие высокой чувствительности вязкости жидкостей к мол. массе и строению молекул ее измерения служат основой физ.-хим. методов анализа и контроля технол. процессов (см. Вискозиметрия). Значения вязкости среды обусловливают мощность мешалок, насосов и т.п., оказывая влияние на скорость тепло- и массопереноса. Температурная зависимость вязкости-важнейшая характеристика нефтепродуктов, особенно смазочных материалов.

2) Способность твердых тел необратимо поглощать энергию, затрачиваемую на их деформацию без течения (внутреннее трение). Обычно поглощение энергии при деформировании упругих тел мало, но оно может заметно возрастать в нек-рых узких температурных диапазонах, наз. областями релаксац. переходов. При деформировании эластомеров (каучуков и резин) наблюдается заметное поглощение энергии, сопоставимое с энергией упругих колебаний, что приводит к разнообразным гистерезисным явлениям при их деформировании, в частности к значит. саморазогреву при многократных циклич. деформациях.

===
Исп. литература для статьи «ВЯЗКОСТЬ»: Гатчек Э., Вязкость жидкостей, пер. с англ., 2 изд., М.-Л., 1935; Виноградов Г. В., МалкинА.Я., Реология полимеров, М., 1977, с. 120-235. См. также лит. при ст. Растворы полимеров. А. Я. Малкип.

Страница «ВЯЗКОСТЬ» подготовлена по материалам химической энциклопедии.

А Б В Г Д Е Ж З И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Э Ю Я