Вискозитет

от Уикипедия, свободната енциклопедия

Вискозитетът е мярка за съпротивлението на един флуид да се деформира под въздеиствието на срязващо (напречно) напрежение. Възприема се като "гъстота" или съпротивление при изливане. Вискозитетът представя вътрешното съпротивление (напрежение) на флуида да изтича и може да бъде считан като мярка за триенето на флуида. Така водата е "рядка" имайки малък вискозитет, докато растителното масло е "гъсто" имайки голям вискозитет.

[редактиране] Теоретична обосновка на Нютон

Когато срязващо усилие е приложено на твърдо тяло, тялото се деформира, докато деформацията породи противодействаща сила, която балансира приложената сила до достигане на равновесие. Когато напречно усилие е приложено върху флуид (тъй както вятърът духа върху повърхността на океана) флуида започва да тече и продължава да тече докато е приложено усилието. Когато усилието е премахнато по принцип потокът се разпада поради вътершно разсейване на енергия. Колкото е по-гъст флуида толкова по-голямо е съпротивлението му на срязващи напрежения и по-бързо е затихването на потока му.

Принципно във всеки поток слоевете се движат с различни скорости и "гъстотата" на флуида възниква от напрежението на срязване между слоевете, което изключително се съпротивлява на всяка приложена сила.

Исак Нютон постулира, че за прав, паралелен и равномерен поток, срязващото напрежение τ между слоевете е пропорционално на градиента на скоростта, ∂u/∂y, по посока перпендикулярна на слоевете, с други думи относителното движение на слоевете.

.

Тук, константата μ е известна като коефициент на вискозност, вискозитет, или динамичен вискозитет. Много флуиди като водата и повечето газове удовлетворяват критерия на Нютон и са известни като Нютонови (идеални) флуиди. Не-Нютоновите флуиди проявяват по-сложна от линейната зависимост между срязващите напрежения и градиента на скоростта. В доста изчислителни случаи се използва отношението на вискозната сила към инерционната сила, последната е характеризирана от плътността на флуида ρ. Това отношение се характеризира от кинематичния вискозитет, определен като:

.

Джеймс Клерк Максуел нарича вискозитета бягаща еластичност поради аналогията на съпротивлението при еластичната деформация на твърдите тела при напрежения на срязване. Вискозитетът е основният механизъм, за разсейване енергията на движението на флуида, предимно като топлина. В системата SI единицата за динамичен вискозитет е паскал-секунда (Pa·s), която е идентична на 1 N·s/m² или 1 kg/(m·s). В системата SI единицата за кинематичен вискозитет е (m²/s).