Viscosidad cinemática Mecánica de líquidos y gases
La viscosidad cinemática es la fundamentalcaracterísticas físicas de todos los medios gaseosos y líquidos. Este indicador es clave para determinar el arrastre de los sólidos en movimiento y la carga que están experimentando. Como es sabido, en nuestro mundo, cualquier movimiento tiene lugar en el ambiente de aire o agua. En este caso, los cuerpos móviles siempre se ven afectados por fuerzas, cuyo vector es el opuesto a la dirección de movimiento de los objetos mismos. En consecuencia, cuanto mayor es la viscosidad cinemática del medio, más fuerte es la carga experimentada por el sólido. ¿Cuál es la naturaleza de esta propiedad de líquidos y gases?
Viscosidad cinemática, definida comoLa fricción interna, se debe a la transferencia de momento de las moléculas de materia perpendicular a la dirección del movimiento de sus capas que tienen diferentes velocidades. Por ejemplo, en líquidos, cada una de las unidades estructurales (molécula) está rodeada por todos lados por sus vecinos más cercanos ubicados aproximadamente a una distancia igual a su diámetro. Cada molécula vibra alrededor de la llamada posición de equilibrio, pero, tomando impulso de sus vecinos, da un brusco salto hacia el nuevo centro de vibraciones. Por un segundo, cada unidad estructural de materia tiene tiempo para cambiar su lugar de residencia en alrededor de cien millones de veces, lo que hace entre uno y cientos de miles de fluctuaciones. Por supuesto, cuanto mayor es la interacción molecular, menor es la movilidad de cada unidad estructural y, en consecuencia, mayor es la viscosidad cinemática de la sustancia.
Si una molécula es actuada por constantesfuerzas externas de las capas vecinas, luego en esta dirección la partícula realiza más desplazamientos para una cierta unidad de tiempo que en el opuesto. Por lo tanto, sus caóticas andanzas se transforman en un movimiento ordenado con una cierta velocidad, dependiendo de las fuerzas que actúan sobre él. Dicha viscosidad es característica, por ejemplo, de aceites de motor. Aquí también es importante que las fuerzas externas aplicadas a la partícula bajo consideración trabajen en la extensión original de las capas a través de las cuales se exprime la molécula dada. Tal efecto finalmente aumenta la tasa de movimiento aleatorio térmico de las partículas, que no cambia con el tiempo. En otras palabras, el paso de fluido caracterizado uniforme a pesar de la constante exposición a fuerzas externas en diferentes direcciones debido a que están equilibrados por un capas de material resistencia interna que define con precisión la viscosidad cinemática.
Con el aumento de la temperatura, la movilidad de las moléculasSe comienza a aumentar, lo que conduce a una cierta disminución de las capas de material de resistencia, como cualquier sustancia precalienta condiciones más favorables para la libre circulación de las partículas en la dirección de la fuerza aplicada. Esto se puede comparar con la forma en que una persona es mucho más fácil de exprimir a través de la multitud en movimiento al azar de fijo. Las soluciones de polímeros poseen una viscosidad cinemática significativa, medida en Stokes o Pascal-segundos. Esto se debe a la presencia en su estructura de cadenas moleculares largas rígidamente unidas. Pero con el aumento de la temperatura, su índice de viscosidad disminuye rápidamente. Cuando la presión de filamentoso plástico sus moléculas extrañamente entrelazadas fuerza toman una nueva posición.
La viscosidad de los gases a una temperatura de 20 ° C y una presión atmosférica de 101.3 Pa es del orden de 10-5Pa * s. Por ejemplo, la viscosidad cinemática del aire, helio, oxígeno e hidrógeno en tales condiciones será igual a 1.82 * 10, respectivamente-5; 1.96 * 10-5; 2,02 * 10-5; 0.88 * 10-5 Pa * s. Y el helio líquido generalmente tiene una sorprendente propiedad de superfluidez. Este fenómeno, descubierto por el académico P.L. Kapitsey, es que el metal dado en tal estado agregado casi no tiene viscosidad. Para él, este indicador es casi cero.
