3. Вязкость. Вязкость - это свойство жидкости или газа, обусловленное внутренним трением между соприкасающимися параллельными слоями жидкости или газа, движущимися с различными скоростями. В результате, импульс слоя, движущегося быстрее, уменьшается, а движущегося медленнее – увеличивается, что приводит к торможению слоя, движущегося быстрее, и ускорению слоя, движущегося медленнее. Другими словами, внутреннее трение приводит к переносу импульса от одного движущегося слоя жидкости или газа к другому соприкасающемуся с ним слою.
Количественно сила внутреннего трения между двумя соприкасающимися слоями жидкости или газа подчиняется закону Ньютона:
,
где h – коэффициент динамической вязкости,
– градиент скорости, показывающий быстроту изменения скорости течения жидкости или газа от слоя к слою в направлении х, перпендикулярном направлению движения слоев,
S – площадь соприкосновения слоев жидкости или газа, на которые действует сила внутреннего трения F.
Закон Ньютона для внутреннего трения можно представить в виде:
|
|
,
где – плотность потока импульса – величина, определяемая импульсом, переносимым в единицу времени через единичную площадку S соприкосновения слоев жидкости или газа в направлении оси х, перпендикулярном направлению движения слоев жидкости или газа.
Знак минус в приведенной формуле означает, что импульс переносится от слоя к слою жидкости (газа) в направлении убывания скорости их движения.
Согласно молекулярно-кинетической теории идеального газа, коэффициент
динамической вязкости идеального газа h определяется следующим образом:,
где – плотность газа, – средняя скорость теплового движения молекул,
– средняя длина свободного пробега молекул.