* Данный текст распознан в автоматическом режиме, поэтому может содержать ошибки

717 0 ВЯЗКОСТЬ 718 щинои у находится между двумя одинаковыми плоскопараллельными твердыми пластинками (рис. 1). Нижняя пластинка А удерживается неподвижно, а верхняя В под действием постоянной внешней касательной силы F сдвигается параллель­ но нижней в направле­ нии оси х. Вследствие вязкого сопротивления слоя жидкости между пластинками, этот сдвиг Ах будет развиваться во времени t с некото­ рой постоянной скоро­ стью v = Ax /t. Разде¬ ляя весь слой жидкости на ряд тонких паралРис. 1. Схема установившегося лельных слоев, нахоразвития однородного сдвига (палинейное DarnDeireминарного течения в слое жиде и н и е расиреде кости. ление скоростей этих слоев по оси у. верх­ ний слой жидкости, примыкающий к пластинке В, вследствие адгезии, смещается вместе с ней, увле­ кая за собой нижележащий слой, движущийся с меньшей скоростью. Этот слой, в свою очередь, увле­ кает следующий и, с другой стороны, тормозится им. В итоге внешняя действующая сила F, приложенная к верхнему слою, уравновешивается силой вязкого сопротивления (внутреннего трения), и течение каж­ дого слоя проходит с постоянной во времени скоростью (установившееся стационарное течение), но убываю­ щей линейно от слоя к слою от наибольшей величины у у пластинки В к v — 0 у неподвижной пластинки А. Работа внешней силы F, уравновешивающей устано­ вившееся течение, полностью переходит в теплоту. Такое ламинарное, т. е. послойное, течение, при к-ром слои жидкости движутся относительно друг друга без перемешивания (в простейшем случае — однородный сдвиг, рис. 1), характеризуется гра¬ диентом скорости G—-^ = ~ (разность скоростей двух параллельных слоев, расстояние между к-рыми равно единице). G равна скорости относительного сдвига G~j (~), Д ~ — вязкая (остаточная) деформация относительного сдвига в слое. В. определяется, по Ньютону (1687), как коэфф. пропорциональности и (наз. иногда коэфф. В.) в вы­ ражении, связывающем силу F, приложенную к еди­ нице площади сдвига (напряжение сдвига Р), с гра­ диентом скорости: 0 0 0 д и м л и н 0 г е t градиент скорости не постоянен по сечению — наи­ больший у стенок и равен нулю по оси трубки. При этом В. определяется по формуле Пуазейля — Гагена: & blQ к & выводимой интегрированием дифференциального опре­ деления В. по Ньютону (1). В ф-ле (2) Ар — разность давлений на концах трубки, по к-рой происходит течение, г — радиус трубки, / — ее дли­ v на, Q — объем жидкости, про­ текающей за единицу времени. При возрастании скорости —-—-— потока и радиуса трубки, а также в условиях его сложной геометрии (резкой искривлен­ ности) течение из ламинарного ^ и д а д т и ? т р у б е ° все в большей степени превра­ щается в турбулентное (вихревое), между соседними слоями происходит обмен веществом (перемешивание), и измеряемая в этих условиях В. теряет свое зна­ чение физико-химич. константы жидкости (сопроти­ вление потока в большей мере определяется плотно­ стью среды, чем ее В.). В системе CGS единицей измерения В. является . пуаз; 1 пуаз — 1 дн-сек-см"- 2 СМ г сек сотая доля пуаза — с а н т и п у а з (спуаз); 1 пуаз равен 10 м и к р о п у а з (мкпуаз). В. воды при 20° С близка к 1 спуаз. Выведенную величину х при­ нято называть д и н а м и ч е с к о й вязкостью или просто коэфф. динамич. В. Часто пользуются величиной т. н. о т н о с и т е л ь н о й В. т|/т|о — отношением В. данной жидкости к В. воды при той же темп-ре (или отношением В. р-ра к В. чистого растворителя) и у д е л ь н о й В. (г — п )/т] , т. е. относительным увеличением В. растворителя за счет введения растворенного вещества. Отношение В. жидкости к ее плотности р наз. кинематической в я з к о с т ь ю : v — п/р (т. к. ее размерность — см • секГ^- -— является кинема­ тической, т. е. содержит только длину и время), в от­ личие от динамической, или обычной В., в размер­ ность к-рой входит также и масса. Кинематич. В. опре­ деляет при данной скорости и геометрии потока, его число (критерий) Рейнольдса, характеризующий гра­ ницу ламинарности, к-рая тем выше, чем выше и и чем меньше р вязкой среды. В системе CGS ки­ нематич. В. измеряется в стоксах; 1 cm—100 ест— — 1 см • сек" . Величина, обратная В.,ф—1/т] наз. текучестью. 1 Р е К Й К 6 0 0 2 2 1 F T п п dv 3j; = P = G = 4 Отсюда В. i]—P/G определяется как величина каса­ тельной силы, к-рая должна быть приложена к еди­ нице площади сдвигаемого слоя, чтобы поддержать в этом слое стационарное ламинарное течение с по­ стоянным градиентом скорости, равным единице. В области ламинарного течения ньютоновских сред (как жидкостей, так и газов), т. е. при достаточно малых скоростях, или, в более общем виде, при значе­ ниях числа (критерия) Рейнольдса, меньших крити­ ческого (см. Вискозиметрия), В. не зависит от напря­ жения сдвига, от толщины слоя вязкой среды, а также от длины, ширины, а следовательно, и площади пластинок, если размеры пластинки достаточно ве­ лики, чтобы краевыми эффектами можно было пре­ небречь. Т. о., в этой области Р пропорционально градиенту скорости G. При течении вязкой жидкости по длинной трубе имеет место параболическое распределение скоростей в плоскости осевого сечения (рис. 2). Это более слож­ ный случай стационарного вязкого течения, когда 1l (I) В. технич. продуктов иногда определяют и в условных еди­ ницах: градусах Энглера (°Е) и Барбье (°В),секундах СайболTa("S или Su) и Редвуда ("R или R-1). Эти единицы представ­ ляют собой либо отношение времени истечения жидкости в соответствующем приборе при данной темп-ре ко времени истечения стандартной жидкости при установленной темп-ре, либо время истечения определенного объема исследуемой ЖИДКОСТИ в стандартных условиях. Полученные результаты можно перевести в абсолютные единицы (пуазы), если измере­ ния ведутся в правильных условиях, т. е. в области ламинар­ ного течения. Так, переход от градусов Энглера к абсолютным единицам определяется следующим соотношением: п = (0,073i°E - ?2^L> р (пуаз) 9 где °Е — градусы Энглера, а р — плотность жидкости в г/см , а соотношение между °Е и *кинематипеской вязкостью: . , = 0,0731 4 5 - ° ^ В СССР условную вязкость выражают в единицах ВУ, численно совпадающими с градусами Энглера. Как физико-химич. характеристика жидкостей, В. постоянна при изменении в широких пределах усло­ вий течения — скоростей и геометрии (формы и раз­ меров) потока и вместе с тем изменяется в зависимости от темп-ры, давления и природы жидкости в огромном диапазоне — от 10~ —10~ абс. единиц у маловязких 3 2