В’язкість рідини
В’язкість рідини — це фізична величина, яка характеризує її здатність чинити опір течії. Це міра сили, необхідної для підтримки заданої швидкості течії рідини. Визначається як внутрішнє тертя, що виникає між молекулами рідини під час її течії. В’язкість є одним із найважливіших властивостей рідин, оскільки вона має суттєвий вплив на їхні потік, теплопередачу та інші процеси.
В’язкість залежить від багатьох факторів, зокрема від температури, тиску, наявності домішок та їх концентрації, ступеня полімеризації, молекулярної маси розчинених речовин, а для суспензій також від об’ємної частки дисперсної фази.
Температура
Загалом, в’язкість рідин зменшується зі зростанням температури. Це пов’язано з тим, що при підвищенні температури кінетична енергія молекул рідини збільшується, що призводить до послаблення міжатомних та міжмолекулярних зв’язків. Внаслідок цього зменшується опір молекул рідини до переміщення одна відносно іншої, що призводить до зменшення в’язкості. Винятками з цього правила є вода та кремнійорганічні рідини, в’язкість яких збільшується зі зростанням температури.
Тиск
У більшості випадків в’язкість рідин практично не залежить від тиску. Однак для деяких рідин, особливо високов’язких, спостерігається певна залежність в’язкості від тиску. Зокрема, для більшості масел в’язкість зростає зі зростанням тиску. Це пов’язано з тим, що під тиском молекули рідини зближуються, що призводить до посилення міжмолекулярних взаємодій і, відповідно, до збільшення опору течії.
Наявність домішок та їх концентрація
Присутність домішок у рідині може суттєво вплинути на її в’язкість. Домішки можуть бути різного походження: тверді частинки, сторонні рідини, розчинені гази. Вплив домішок на в’язкість рідини залежить від їх виду, концентрації та розміру. У загальному випадку, домішки збільшують в’язкість рідини, оскільки вони порушують взаємодію між молекулами рідини та збільшують опір течії. Однак у деяких випадках домішки можуть знижувати в’язкість рідини, якщо вони мають меншу в’язкість, ніж сама рідина.
Ступінь полімеризації та молекулярна маса розчинених речовин
Для полімерних рідин в’язкість є чутливою до ступеня полімеризації полімерних молекул та їх молекулярної маси. У загальному випадку, в’язкість полімерних рідин зростає зі зростанням ступеня полімеризації та молекулярної маси. Це пов’язано з тим, що у більш полімеризованих молекул збільшується довжина молекулярного ланцюга, що призводить до збільшення молекулярного тертя і, відповідно, до збільшення в’язкості.
Об’ємна частка дисперсної фази
Для суспензій, які являють собою суміші рідини та твердих частинок, в’язкість також залежить від об’ємної частки дисперсної фази. У загальному випадку, в’язкість суспензій зростає зі зростанням об’ємної частки дисперсної фази. Це пов’язано з тим, що тверді частинки створюють перешкоди для течії рідини та збільшують опір течії.
Вимірювання в’язкості проводять різними методами: капілярними віскозиметрами, ротаційними віскозиметрами, вібраційними віскозиметрами. Для контролю в’язкості використовують спеціальні пристрої, які називаються реометрами.
Запитання 1: Від чого залежить в'язкість рідини?
Відповідь: В'язкість рідини залежить насамперед від її температури, тиску і складу. Зі зниженням температури в'язкість рідини зростає, а зі зниженням тиску – зменшується. Крім того, на в'язкість впливає склад рідини та наявність у ній домішок, які можуть змінювати її структуру.
Запитання 2: Від чого залежить в'язкість газу?
Відповідь: Для газів в'язкість визначається взаємодією між молекулами газу, їх масою, швидкістю руху та довжиною вільного пробігу. В'язкість газів зростає зі збільшенням маси молекул і знижується зі збільшенням швидкості руху молекул та довжини вільного пробігу.
Запитання 3: Від чого залежить динамічна в'язкість?
Відповідь: Динамічна в'язкість залежить від сили тертя між шарами рідини, що рухаються з різною швидкістю. Вона вимірюється в Паскаль-секундах (Па·с) і зростає зі збільшенням сили тертя. На силу тертя впливають температура, тиск та склад рідини, а також наявність домішок.
Запитання 4: Від чого залежить кінематична в'язкість?
Відповідь: Кінематична в'язкість – це відношення динамічної в'язкості до щільності рідини. Вона характеризує текучість рідини і вимірюється в квадратних метрах за секунду (м²/с). Кінематична в'язкість зростає зі збільшенням динамічної в'язкості і щільності рідини.
Запитання 5: Від чого залежить в'язкість плавлених металів?
Відповідь: В'язкість плавлених металів залежить від температури, складу та структури металу. Зі зниженням температури в'язкість зазвичай зростає, оскільки молекули металу менш рухливі. Склад і структура металу впливають на взаємодію між молекулами, що також може впливати на в'язкість.