Definiția și formula coeficientului de vâscozitate cinematică
Într-o stare de echilibru, diferitele faze ale substanței se află în repaus unul față de celălalt. La mișcarea lor relativă, apar forțe de frânare (vâscozitate), care tind să reducă viteza relativă. Mecanismul de vâscozitate poate fi redus la schimbul de impuls al migrării ordonate a moleculelor între diferite straturi în gaze și lichide. Aspectul forțelor de frecare vâscoase în gaze și lichide este atribuit proceselor de transport. Viscozitatea solidelor are o serie de caracteristici semnificative și este considerată separat.
Viscozitatea cinematică este definită ca raportul dintre vâscozitatea dinamică () și densitatea substanței. Denumiți-o de obicei cu litera (nu). Apoi, matematic, definiția coeficientului vâscozității cinematice este scrisă ca:
unde este densitatea gazului (lichid).
Deoarece în expresie (1) densitatea materiei este în numitor, atunci, de exemplu, aerul rarificat la o presiune de 7,6 mm Hg. Art. și o temperatură de 0 ° C are o vâscozitate cinematică de două ori cea a glicerinei.
vâscozitate cinematică de aer adesea considerate egale în condiții normale, astfel încât atunci când se deplasează în atmosfera folosită drept Stokes, când raza a corpului de lucru (cm) la viteza sa () nu depășește 0,01.
vâscozitate cinematică de apă este adesea considerat ordinea, în condiții normale, astfel încât atunci când se deplasează în apa utilizată drept Stokes, atunci când raza corpului de lucru (cm) la viteza sa () nu depășește 0,001.
Viscozitatea cinematică și numerele Reynolds
Numerele Reynolds (Re) sunt exprimate prin vâscozitatea cinematică:
unde - dimensiunile liniare ale corpului care se deplasează în materie - viteza de mișcare a corpului.
În conformitate cu expresia (2), pentru un corp care se mișcă cu o viteză constantă, numărul scade, în cazul în care crește vâscozitatea cinematică. Dacă numărul Re este mic, atunci în rezistența frontală forțele de frecare vâscoasă predomină asupra forțelor de inerție. Dimpotrivă, numerele mari ale lui Reynolds, observate la vâscozitățile cinematice scăzute, indică prioritatea forțelor de inerție față de frecare.
Numărul Reynolds este mic pentru o valoare dată a vâscozității cinematice, când dimensiunile corpului și viteza mișcării sale sunt mici.
Unități ale coeficientului de vâscozitate cinematică
Unitatea de bază de măsurare a vâscozității cinematice în sistemul SI este:
Exemple de rezolvare a problemelor
Bilele metalice (densitatea lor egală) scade uniform în lichid (densitatea lichidului este egală cu vâscozitatea cinematică). La ce diametru maxim posibil al mingii va fi fluxul laminar? Considerăm că tranziția la fluxul turbulent are loc la Re = 0,5. Pentru mărimea caracteristică, luați diametrul mingii.
Folosind a doua lege a lui Newton, obținem expresia:
unde este puterea lui Arhimede, forța de frecare vâscoasă.
În proiecția pe axa Y, ecuația (1.1) are forma:
Înlocuim rezultatele (1.3) - (1.5) în (1.2), avem:
Numărul Reynolds este definit în cazul nostru ca:
În consecință, produsul maxim determină diametrul maxim posibil al mingii sub flux laminar (deoarece viteza este neschimbată de condiție), exprimăm viteza:
Înlocuim (1.8) în (1.6), exprimăm cantitatea necesară:
Explicați de ce inerția aerului începe să predomine în tracțiune prin frecare la viteze mult mai mari decât în cazul aceluiași corp care se mișcă în apă.
Faptul că aerul are o vâscozitate cinematică mai mare de apă și, prin urmare, numărul mic Reynolds, datorită densității sale reduse. Prin urmare, inerția aerului începe să domine peste alunecări vâscoase la viteze mari decât în apă. Astfel, dacă luăm în considerare zborul dirijabil în aer, trageți cauzate de frecare în mare măsură vâscos, dacă în loc de aer să ia apă, rolul forțelor de inerție cresc (forța de inerție va crește proporțional cu densitatea de apă, adică de aproximativ 1000 de ori)
Ca site-ul? Spune prietenilor tăi!