2014-02-13
3980
Вязкость газов – это свойство, благодаря которому выравниваются скорости упорядоченного движения разных слоёв газа [1]. Можно дать и другое определение. Вязкость газов – это явление переноса, при котором происходит перенос импульса упорядоченного движения от слоёв, движущихся с большей скоростью, к слоям, движущимся с меньшей скоростью [1,2]. Переносимый импульс можно количественно оценить с помощью потока импульса, равного импульсу упорядоченного движения слоёв, переносимому через площадку dS, параллельную слоям и перпендикулярную к направлению переноса (рис.5.4), в единицу времени. Плотность элементарного потока импульса можно записать так:
(5.21)
Основной закон вязкости:
плотность потока импульса прямо пропорциональна градиенту скорости со знаком «минус».
Знак «минус» показывает, что направление потока импульса противоположно направлению градиента скорости упорядоченного движения.
(5.22)
Здесь 
- вектор положительной нормали к площадке S, через которую переносится импульс, его направление совпадает с направлением переноса импульса, 
- градиент скорости, направлен в сторону наиболее быстрого возрастания скорости, η - коэффициент динамической вязкости. Для одномерного случая, когда направления векторов и 
совпадают:
(5.23)
Динамический коэффициент вязкости численно равен потоку импульса при единичном градиенте скорости. В СИ он измеряется в 
или в Па.с.
Для идеальных газов коэффициент динамической вязкости можно выразить следующим образом (см. в [2]):
(5.24)
Коэффициент вязкости зависит прямо пропорционально от 
и не зависит от давления, поскольку в формулу (5.23) входят как сомножители средняя длина свободного пробега, обратно пропорциональная давлению при фиксированной температуре, и плотность газа, прямо пропорциональная давлению.
Можно записать основной закон вязкости и через силу вязкого трения, которая направлена по касательной к слоям (к площадке S), используя второй закон Ньютона, согласно которому 
. Для одномерного случая получим:
(5.25)
Явление вязкости бывает стационарным и нестационарным. О стационарной вязкости говорят, когда градиент скорости поддерживают постоянным. Нестационарная вязкость происходит с изменением градиента, в результате выравниваются скорости взаимодействующих слоёв.
Для измерения коэффициента вязкости используют приборы – вискозиметры. Для измерения коэффициента вязкости необходимо, чтобы движение газа было ламинарным, то есть плавным, без завихрений. Этого можно достичь в очень узких трубках – капиллярах. Поэтому такие вискозиметры, в которых используют капилляры, называют капиллярными вискозиметрами.
