Кинематикалық тұтқырлық. Сұйықтар мен газдардың механикасы

Кинематикалық тұтқырлық. Сұйықтар мен газдардың механикасы
Кинематикалық тұтқырлық. Сұйықтар мен газдардың механикасы
Anonim

Кинематикалық тұтқырлық барлық газ және сұйық орталардың негізгі физикалық сипаттамасы болып табылады. Бұл көрсеткіш қозғалатын қатты денелердің кедергісін және олар түсетін жүктемені анықтауда маңызды болып табылады. Өздеріңіз білетіндей, біздің әлемде кез келген қозғалыс ауада немесе су ортасында болады. Бұл жағдайда қозғалыстағы денелерге әрқашан векторы заттардың өздерінің қозғалыс бағытына қарама-қарсы болатын күштер әсер етеді. Сәйкесінше, ортаның кинематикалық тұтқырлығы неғұрлым көп болса, қатты денеге түсетін жүктеме соғұрлым күшті болады. Сұйықтар мен газдардың бұл қасиетінің сипаты қандай?

Кинематикалық тұтқырлық
Кинематикалық тұтқырлық

Ішкі үйкеліс ретінде анықталатын кинематикалық тұтқырлық әртүрлі жылдамдықпен оның қабаттарының қозғалыс бағытына перпендикуляр зат молекулаларының импульс беруіне байланысты. Мысалы, сұйықтарда құрылымдық бірліктердің (молекулалардың) әрқайсысы барлық жағынан олардың диаметріне тең қашықтықта орналасқан ең жақын көршілерімен қоршалған. Әрбір молекула тепе-теңдік деп аталатын орынның айналасында тербеледі, бірақ көршілерінен импульс алып, жаңа тербеліс орталығына қарай күрт секіреді. Бір секундта материяның әрбір осындай құрылымдық бірлігі өзінің тұрғылықты орнын шамамен жүз миллион рет өзгертуге уақыт алады, секірулер арасында бірден жүздеген мың тербеліс жасайды. Әрине, мұндай молекулалық өзара әрекеттесу неғұрлым күшті болса, соғұрлым әрбір құрылымдық бірліктің қозғалғыштығы төмен болады және сәйкесінше, заттың кинематикалық тұтқырлығы жоғары болады.

Ауаның кинематикалық тұтқырлығы
Ауаның кинематикалық тұтқырлығы

Егер қандай да бір молекулаға көрші қабаттардан тұрақты сыртқы күштер әсер етсе, онда бұл бағытта бөлшек қарама-қарсы бағыттағыға қарағанда уақыт бірлігінде көбірек орын ауыстырады. Сондықтан оның ретсіз қыдыруы оған әсер ететін күштерге байланысты белгілі бір жылдамдықпен реттелген қозғалысқа айналады. Бұл тұтқырлық, мысалы, мотор майларына тән. Мұнда қарастырылып отырған бөлшекке әсер ететін сыртқы күштердің берілген молекула сығатын қабаттарды итеру түріндегі жұмыс атқаратыны да маңызды. Мұндай әсер, сайып келгенде, уақыт өткен сайын өзгермейтін бөлшектердің жылулық кездейсоқ қозғалысының жылдамдығын арттырады. Басқаша айтқанда, сұйықтықтар көп бағытты сыртқы күштердің тұрақты әсеріне қарамастан біркелкі ағынмен сипатталады, өйткені олар тек кинематикалық тұтқырлық коэффициентін анықтайтын зат қабаттарының ішкі кедергісі арқылы теңестіріледі.

Кинематикалық тұтқырлық коэффициенті
Кинематикалық тұтқырлық коэффициенті

Температураның жоғарылауымен молекулалардың қозғалғыштығы арта бастайды, бұл зат қабаттарының кедергісінің біршама төмендеуіне әкеледі, өйткені кез келген қыздырылған затта бөлшектердің бағытта еркін қозғалысы үшін қолайлы жағдайлар жасалады. қолданылатын күш. Мұны адамның қозғалмайтын тобырдан гөрі кездейсоқ қозғалатын тобырды сығу оңайырақ екендігімен салыстыруға болады. Полимер ерітінділері Стокс немесе Паскаль секундтарымен өлшенетін кинематикалық тұтқырлықтың маңызды көрсеткішіне ие. Бұл олардың құрылымында қатты байланысқан ұзын молекулалық тізбектердің болуына байланысты. Бірақ температура көтерілген сайын олардың тұтқырлығы тез төмендейді. Пластмассадан жасалған бұйымдарды басқан кезде оның жіп тәрізді, бір-бірімен араласқан молекулалары жаңа орынға мәжбүрленеді.

20°C температурада және 101,3 Па атмосфералық қысымда газдардың тұтқырлығы 10-5Пас деңгейінде болады. Мысалы, мұндай жағдайларда ауаның, гелийдің, оттегінің және сутегінің кинематикалық тұтқырлығы сәйкесінше 1,8210-5 тең болады; 1, 9610-5; 2, 0210-5; 0,8810-5 Пас. Ал сұйық гелийдің әдетте асқын сұйықтықтың таңғажайып қасиеті бар. Бұл құбылысты академик П. Л. Капица, мұндай агрегаттық күйде бұл металдың тұтқырлығы дерлік жоқ екендігінде жатыр. Ол үшін бұл көрсеткіш нөлге тең.

Ұсынылған: