,
обычно называемый вязкостью, определяется как коэф. пропорциональности между скоростью деформации
сдвига 
(
-
относит. деформация сдвига, t - время деформации) и возникающим при этом
касательном вязком напряжении 
:Вязкость - переноса явления, определяющие диссипацию энергии при деформации среды. Вязкость при деформациях сдвига наз. сдвиговой вязкостью, при деформации всестороннего сжатия - объёмной вязкостью, при одноосном растяжении - продольной вязкостью. Рассеяние энергии при сдвиговой вязкости происходит вследствие переноса импульса, при объёмной - путём обмена энергией между степенями свободы при изменении объёма. В результате вязкости возникают напряжения, пропорциональные скоростям деформаций. Количественной характеристикой вязкости являются коэффициент вязкости.
Коэффициент сдвиговой вязкости ,
обычно называемый вязкостью, определяется как коэф. пропорциональности между скоростью деформации
сдвига (-
относит. деформация сдвига, t - время деформации) и возникающим при этом
касательном вязком напряжении :
Это соотношение, установленное
И. Ньютоном (I. Newton), справедливо только в том случае, когда 
не зависит от скорости деформации. Среды, для к-рых выполняется это условие,
наз. ньютоновскими (см. Ньютоновская жидкость ).Коэф. сдвиговой
вязкости равен импульсу, переносимому в единицу времени через единицу площади при 
.
В системе СИ единица вязкости - паскаль-секунда [Па*с]. В гидродинамике часто пользуются понятием коэффициента
кинематической вязкости 
(
-плотность),
измеряемой в м2/с. Величину, обратную вязкости, иногда наз. текучестью.
Если касательные напряжения,
возникающие в среде за счёт внеш. сил, поддерживаются равными вязким напряжениям,
то в среде установится постоянный во времени градиент скорости - возникает ламинарное
течение (рис. 1). Работа внеш. сил, уравновешивающих вязкие напряжения и поддерживающих
стационарный поток, полностью переходит в тепло. Коэф. сдвиговой вязкости 
и мощность W, рассеиваемая в единице объёма за счёт вязкости, связаны соотношением
.
Рис. 1. Схема ламинарного течения вязкой жидкости.
Коэф. объёмной вязкости 
определяется как коэф. пропорциональности между скоростью объёмной деформации
и дополнит. давлением, возникающим в среде в результате нарушения термодинамич.
равновесия (см. Сжимаемость).
Коэф. продольной вязкости 
определяет поглощение продольных звуковых волн и является комбинацией
и 
:
Статистич. теория необратимых
процессов позволяет получить 
(а также 
и 
)
интегрированием по времени t автокорреляц. функций соответствующих потоков
или напряжений; для 
имеем:
п - число частиц
в единице объёма. Автокоррелятор 
имеет простой физ. смысл: если в момент времени 0 в системе создаётся напряжение
и затем она предоставляется
самой себе, то за счёт потока импульса через плоскость ху напряжение
будет меняться и к моменту времени t станет равным 
; произведение этих двух значений напряжения, усреднённое по равновесному ансамблю
всех возможных конфигураций системы, и есть автокоррелятор напряжения. Поскольку
в каждый данный момент 
как раз равно потоку импульса через плоскость ху, то автокоррелятор потоков
импульса 
равен
автокоррелятору напряжения
. Автокоррелятор
потоков импульса может быть вычислен с помощью кинетич. ур-ний. Для изотропной
молекулярной системы
где 
-т.
н. мгновенный модуль сдвига, определяющий мгновенную упругую реакцию среды;
-время релаксации
по импульсам; 
-время
релаксации по координатам.
Для газов, как было показано
ещё Дж. Максвеллом (J. Maxwell), 
, где р - давление, и 
. Скорость релаксации по импульсам в этом случае определяется частотой молекулярных
соударений, и для идеального газа получим:
где
-
ср. длина свободного пробега,
-
ср. скорость теплового движения молекул, т - масса, d -
диаметр молекулы. Вязкость такого газа не зависит от плотности или давления и растёт с температурой
пропорц.
поскольку
Зависимость вязкости
реальных газов от температуры и давления определяется отклонениями от идеального
состояния. Имеется
ряд эмпирич. и полуэмпирич. ф-л, описывающих зависимость вязкости реальных газов от
температуры и давления.
Вязкость низкомолекулярных жидкостей сильно зависит от температуры, падая с её
ростом. При не слишком высоких темп-pax
(близких к температуре плавления) кинетич. членами в ур-нии (*) можно пренебречь
и для сдвиговой вязкости жидкости принять: 
Сильная зависимость вязкости жидкости от температуры объясняется прежде всего температурной зависимостью
.
Для большинства жидкостей
зависимость вязкости от температуры при пост. давлении в узком интервале температур можно
описать ф-лой Андраде:
A (T)по сравнению
с 
- слабая функция
от T. В нулевом приближении величину В связывают с энергией активации
молекулярного скачка 
(см. Жидкость): 
,
а время релаксации по координатам считают равным ср. времени жизни частицы в
данном окружении (времени оседлости). Совр. исследования показали внутр. противоречивость
этой модели, и ф-лу Андраде и её разл. обобщения следует рассматривать как эмпирические.
Вязкость жидкостей при постоянной температуре обычно увеличивается с ростом давления. Исключение составляет вода,
у которой при температурах ниже 250C вязкость с ростом давления сначала
падает и проходит через минимум. Простые жидкости достаточно хорошо описываются
формулой Бачинского: 
, где V - молярный объём, b - несжимаемый объём 1 моля, С - постоянная.
При пост. объёме вязкость зависит
от температуры гораздо слабее, чем при пост. давлении, и ф-ла Андраде неприменима.
При высоких температурах или при высоких давлениях кинетич.
членами в ур-нии (*) пренебрегать нельзя, и зависимость от температуры оказывается
достаточно сложной (рис. 2). Тот факт, что вязкость непосредственно определяется временем
релаксации по координатам 
,
объясняет корреляции в зависимостях вязкости и других физико-кинетических характеристик
жидкости, зависящих от 
, например скоростей релаксации в ядерном магнитном резонансе.
Рис. 2. Характер температурной
зависимости вязкости вещества в жидком и газообразном состояниях.
Вязкость воды при 20 0C
составляет 1,002
0,001
мПа*с, и это значение принимается как эталонное. Вязкость низкомолекулярных жидкостей,
расплавленных металлов и солей обычно не превышает неск. десятков Па*с. При
более высоких вязкостях жидкости перестают вести себя как ньютоновские и их
поведение следует рассматривать с общих позиций реологии и вязкоупругости.
Вязкость растворов зависит от
концентрации растворённого вещества, прячем эта зависимость может быть достаточно
сложной, а вязкость раствора может быть и больше, и меньше вязкости чистого растворителя.
Вязкость предельно разбавленных суспензий линейно зависит от объёмной доли 
взвешенных частиц: 
(ф-ла Эйнштейна); 
=
2,5 для частиц сферической формы, 
>2,5
для частиц вытянутой формы, 
- вязкость дисперсионной среды.
В расплавах и растворах
полимеров, а также в многокомпонентных системах наблюдаются сложные явления,
связанные с разрушением надмолекулярных структур при деформациях сдвига (см.,
напр., тиксотропия), и
поведение таких сред оказывается ньютоновым при малых касат. напряжениях и неньютоновым
при больших.
Сдвиговая и объёмная вязкость являются важнейшими техн. характеристиками веществ. Эксперим. методы определения
сдвиговой вязкости см. в ст. Вискозиметрия; объёмная вязкость определяется из измерения
поглощения звуковых и ультразвуковых волн.
Ю.П. Сырников
Дело в том, что в его постановке и выводах произведена подмена, аналогичная подмене в школьной шуточной задачке на сообразительность, в которой спрашивается:
- Cколько яблок на березе, если на одной ветке их 5, на другой ветке - 10 и так далее
При этом внимание учеников намеренно отвлекается от того основополагающего факта, что на березе яблоки не растут, в принципе.
В эксперименте Майкельсона ставится вопрос о движении эфира относительно покоящегося в лабораторной системе интерферометра. Однако, если мы ищем эфир, как базовую материю, из которой состоит всё вещество интерферометра, лаборатории, да и Земли в целом, то, естественно, эфир тоже будет неподвижен, так как земное вещество есть всего навсего определенным образом структурированный эфир, и никак не может двигаться относительно самого себя.
Удивительно, что этот цирковой трюк овладел на 120 лет умами физиков на полном серьезе, хотя его прототипы есть в сказках-небылицах всех народов всех времен, включая барона Мюнхаузена, вытащившего себя за волосы из болота, и призванных показать детям возможные жульничества и тем защитить их во взрослой жизни. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.
|
|
 |
