运动粘度的物理意义 粘度 粘度-粘度概述,粘度-物理解释

黏度Viscosity,也写作粘度。将两块面积为1m2的板浸于液体中,两板距离为1米,若加1N的切应力,使两板之间的相对速率为1m/s,则此液体的粘度为1Pa.s。将流动着的液体看作许多相互平行移动的液层,各层速度不同,形成速度梯度(dv/dx),这是流动的基本特征。由于速度梯度的存在,流动较慢的液层阻滞较快液层的流动,因此,液体产生运动阻力。为使液层维持一定的速度梯度运动,必须对液层施加一个与阻力相反的反向力。

粘度_粘度 -粘度概述

流体在流动时,在其分子间产生内摩擦的性质,称为流体的黏性,粘性的大小用黏度表示,是用来表征流体性


粘度

质相关的阻力因

条件粘度

由于粘性的耗能作用,在无外界能量补充的情况下,运动的流体将逐渐停止下来。粘性对物体表面附近的流体运动产生重要作用使流速逐层减小并在物面上为零,在一定条件下也可使流体脱离物体表面(见边界层)。

又称黏性系数、动力粘度,记为μ。牛顿黏性定律指出,在纯剪切流动中相邻两流体层之间的剪应力(或粘性摩擦应力)为式中dv/dy为垂直流动方向的法向速度梯度。黏度数值上等于单位速度梯度下流体所受的剪应力。速度梯度也表示流体运动中的角变形率,故黏度也表示剪应力与角变形率之间比值关系。

按国际单位制,黏度的单位为帕・秒。有时也用泊或厘泊(1泊=10-1帕・秒,1厘泊=10-2泊)。英文表示式Pa・s(帕・秒)或mPa・s(毫泊・秒)。

粘度_粘度 -物理解释

以气体为例,说明粘性形成的原因。气体分子的速度是由平均速度和热运动速度两部分叠加而成。前者是气体团的宏观速度,后者决定气体的温度。若相邻两部分气体团以不同的宏观速度运动,由于它们之间有许多分子相互交换,从而带来动量的交换,使气体团的速度有平均化的趋势,这便是气体粘性的由来。根据这种图像,利用统计物理中的玻尔兹曼方程,可以求得气体粘性系数的表达式:式中k为玻耳兹曼常数;m为分子质量;C为分子作用力的比例常数。以上公式说明,粘性系数与气体密度无关,与温度成正比。这两条结论都得到了实验证实。液体的分子运动论还未成熟,目前还没有建立类似于气体分子运动论的简单物理图像,用来说明产生液体粘性的机制。

对于气体,

萨瑟兰公式式中B≈110.4开;T0、μ0为参考温度和参考粘性系数。

围内(T

粘度_粘度 -系数测量

利用各种实验方法可以确定不同温度下流体的粘性系数。例如,在两个半径不同的同轴圆筒之间,充满待测粘度的流体。当外筒旋转时,最贴近外筒壁的流体也能以相同的速度运动,由于粘性的作用,里面的圆筒也随之运动。由于里面的圆筒悬挂在上端固定的金属丝上,所以它在旋转到一定角度后就停止转动。若测出金属丝的扭转角度,就可以算出扭力矩。因平衡时扭力矩与液体剪切力所形成的力矩相等,所以可求出剪切力和流体粘性系数的大小。另外一种方法是求出一定量体积的流体,在给定压力作用下从一个细管中流尽所需的时间,从而求出其粘性系数。

粘度_粘度 -定义

?粘度的定义为一对平行板,面积为A,相距dr,板间充以某液体。今对上板施加一推力F,使其产生一速度变化du。由于液体的粘性将此力层层传递,各层液体也相应运动,形成一速度梯度du/dr,称剪切速率,以r′表示。F/A称为剪切应力,以τ表示。剪切速率与剪切应力间具有如下关系:

运动粘度的物理意义 粘度 粘度-粘度概述,粘度-物理解释

(F/A)=η(du/dr),

此比例系数η即被定义为液体的剪切粘度(另有拉伸粘度,剪切粘度平时使用较多,一般不加区别简称粘度时多指剪切粘度),故η=(F/A)/(du/dr)=τ/r′。

将两块面积为1

  

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