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

719 13 ВЯЗКОСТЬ 720 жидкостей (вода, бензин при обычной темп-ре) до 10 и выше у переохлажденных жидкостей: стекол, битумов, смол (по механич. свойствам — изотропных твердых тел) в интервале их размягчения и при более низкой темп-ре. В. газов в сотни раз меньше, чем у воды. Ожиженный гелий при весьма низких темп-рах (2,186°К) переходит в т. н. сверхтекучее состояние (гелий I I ) , в к-ром В. практически равна нулю (см. Гелий). В. поверхностных слоев (монослоев), обычно структурная — поверхностная В . , определяется как отношение к градиенту скорости двухмерного напряжения сдвига Р , имеющего раз­ мерность сила/длина, в отличие от обычного Р (сила/площадь), и потому выражается в поверхностных пуазах (г • с е к ) . В. (внутреннее трение) является причиной затухания коле­ баний или замедления движений в вязкой среде. По аналогии с В. в молекулярной физике рассматривается так наз. «вторая вязкость», называемая также объемной В. Объемная В. ха­ рактеризует своей обратной величиной скорость деформации всестороннего сжатия жидкости, а не деформацию ее сдвига, как обычная, тангенциальная В. Вторая В. определяет избыточ­ ное (аномально высокое) поглощение ультразвуковых волн; в жидкостях. -1 костях, резко возрастающим с повышением темп-ры Т вслед­ ствие теплового расширения (v — молекулярный объем, b — несжимаемый объем в одном моле, С — константа, харак^ теризующая молекулярные силы сцепления). Константы ф-лы Бачинского соответствуют константам Ь и а ур-ния Ван-дер Ваальса, объединяющего жидкости и реальные газы; С связано с константой а: С ~* М Va, где М — мол. вес вещества. В соот­ ветствии с этой ф-лой 7} зависит не только от Т, но и от давле­ ния через изменение величины (и—Ь ), убывающей при все­ стороннем сжатии с ростом давления. Д л я текучести эта ф-ла дает линейное возрастание с увеличением молекулярного объема, ф == &/TJ = и/С — Ь,/С. == = Ф-ла Бачинского применима также к смесям жидкостей, для к-рых аддитивны значения нет], а текучести I/TJ = (D—b )/C соответственно аддитивности молярных объемов. При очень больших давлениях В. жидкостей резко возрастает, что свя­ зано с увеличением энергии активации и соответственным уменьшением подвижности молекул. Экспериментальные дан­ ные по зависимости В. жидкостей от Т наиболее точно охваты­ ваются ф-лой с тремя константами (ф-ла Фогеля — Фульчера — Таммана) х t ,ft/(T - т ) и и л и 1й . T/ J J Tсо 0 fti/(T- Т) 0 Дл я веществ в конденсированн о м с о с т о я н и и —• жидкостей и твердых тел, В., определяемая по1500 движиостью частиц, */250 обратно пропорцио­ юоо нальна коэфф. само­ S. диффузии (см. Само¬ I 750 диффузия) и резко па­ 500 дает с повышением 250 темп-ры — приблизи­ О тельно обратно про­ 0,65 0,75 0,85 0,95 1,05 порционально Т (ри­ Приведенная температура T/j сунок 3) или по обще­ — Вода (Шугаее и Сорокин) му закону вида п = СО ( Штакельбен) = A(T)e / , как это Рис. 3. Изменение вязкости жид­ показывает теория В. кости и пар а в з ависимости от жидкостей, развитая в темп-ры. основном Френкелем (1926—1944) и Эйрингом (1936). Предэкспоненциальный множитель А (Т)_ по сравнению с e мало изменяется с темп-рой (в простейшем случае А ~ const или А — А Т). W — энергия активации вязкого течения или разрыхления жидкости, энергия обра­ зования молекулярной полости, в к-рую переска­ кивает данная молекула, срываясь после нек-рого числа колебаний со своего временного положения равновесия (W — функция темп-ры и давления). В. жидкостей в основном определяется плотностью упаковки молекул и молекулярными силами сцепле­ ния. В соответствии с этими представлениями В. жидкостей убывает с ростом темп-ры и повышается с ростом давления. s 3 г где т) со — наименьшее значение л), достигаемое при повыше­ нии Т (т) —*• г) ^ при Т —*- со ), а Т — та (самая низкая) темп-ра, при к-рой т) становится практически бесконечно большой (при Т == Т , 7} = оо ). Вследствие резкого падения В. жидко­ стей с повышением темп-ры, выражают зависимость от темп-ры Т не самой В . , а ее логарифма или двойного логарифма l g l g r j , к-рый (по Ле Шателье) линейно убывает с Т. 0 В. жидкостей следует сравнивать в соответствен­ ных состояниях, т. е. при приведенных темп-рах, составляющих одинаковую долю от критич. темп-ры. Данные о В. нек-рых жидкостей и сжиженных газов приведены в табл. 1 и 2. Таблица 2 Сжижен­ ный газ Азот Кислород Воздух Темп-ра. °С —209,3 -169.1 -101,5 -118,8 —119,0 —183,1 —156,8 7] • 102 пуаз Сжижен­ Темп-ра, ный газ °С Водород Метан Этан -258,3 —253,2 -183,1 -104,8 -172,0 -105,9 + 85,2 7] • 102 пуаз w hT 0,292 0,085 0,0740 0,873 0,0915 0,167 0,0805 0,0215 0,0138 0,210 0,0625 8,78 2,03 0,55 w / h T В. жидкостей и аморфных твердых тел определяет величину периода релаксации касательных упругих напряжений в этих телах. Различие между В. обычных жидкостей и аморфных стеклообразных твердых тел в основном только коли­ чественное у твердых тел она на 12—15 порядков выше. (Об особенностях вязкости высокомолекуляр­ ных веществ см. Вязкос?пь полимеров). Следует отме­ тить, что В. расплавленных металлов по порядку равна В. обычных жидкостей (воды) (рис. 4). Д л я органич. веществ В. растет с возрастанием мол. веса, с введением в молекулу полярных групп и особенно Таблица 1 Р в молекуле ци& клов, чем и объясняется высо­ Вязкость (?) • 103 пуаз) при температуре, °С кая В. смазочных масел (см. Вяз­ Вещество кость нефтепродуктов). 0° 10° 20° 50° 30° 40° 60° В разбавленных суспензиях,& эмульсиях й коллоидных р-рах 6.55 4,48 3,19 1,89 2,41 1,56 В., в соответствии с теорией 3,97 3,61 3,25 2,96 2,71 2,46 — Эйнштейна, линейно возрастает 9,00 7.57 6,47 5,66 4.82 4,36 3,95 Вода Н 0 17,92 13,10 10,09 8,00 6,54 5,49 4,69 с увеличением степени объемно­ 3,97 3,55 3,20 2,90 2,64 2,48 2,21 го заполнения v /v = со среды Глицерин С Н О Н С Н О Н С Н О Н .& . 121,1 39,5 14,8 5,87 3,30 1.80 1.02 (1) (объем к-рой — v ) частица­ 8,17 — 5,84 — 4,5 3,96 3,51 30,9 23,0 20,30 16,34 14,4 12,4 10,9 ми дисперсной фазы (2) (г? — ее 13,6 4,3 9,58 8,29 7,24 6,39 5,69 объем, включая и сольватные 16,85 16,15 15,54 14,99 14,50 14.07 13,67 оболочки) и не зависит от разме­ Уксусная кислота СН СООН . . . — — 12,2 10,4 9,0 7,4 7,0 Четыреххлористый углерод ССЦ . 13,29 11.32 9,65 8,43 7,39 6,51 5,85 ров частиц. При этом относи­ 17,85 14,51 11,94 9,91 8,23 7,01 5,91 тельное повышение В. среды (ч—ЛоУчо = гдеа = 2,5, для Все эти соотношения качественно хорошо выражаются сферич. частиц, а для анизометричпых частиц (чаклассич. ф-лой Бачпнского: T = C/(v — b ), не содержащей J стиц вытянутой формы) a ; 2,5. Для разбавленных в явном виде темп-ры, но устанавливающей обратную пропор­ растворов высокомолекулярных соединений отиосициональность между 7] и свободным объемом (и — !>,) в жид0 П И н а л и ч и и 2 2 Y 3 2 x 2 ;( x