В'язкість води. Кінематична в'язкість води. Динамічна в'язкість води

Вода - це рідина, без якої неможливе життя на землі. Але багато хто не знає, що вона має багато властивостей, кілька видів і особливостей. Одна з них - в'язкість, яка використовується не тільки у фізиці, але і в інших сферах знань і життя людини. Це такі галузі, як медицина, косметологія, кулінарія, автомобільна промисловість. Ще один вид цієї характеристики - умовна в'язкість - активно використовується в нафтовидобувній промисловості, хімії і фізики.

Що за явище - динамічна в'язкість води?

Розтягуючись, рідке речовина зазнає опір. Аналогічно відбувається при зсуві. Таке явище залежить від тієї швидкості, яку розвивають частинки рідини при русі різних шарів води. При впливі пласта, що пересувається швидше, на пласт, рухомий більш повільно, на перший план виступає прискорювальна сила. При зворотному явищі діє гальмує. Обидві сили діють у напрямку до поверхонь шарів води по дотичній. Відмінною особливістю є в'язкість води, опирається переміщенню частинок відносно один одного. Вона підрозділяється на об'ємну і тангенціальну. Об'ємна чинить опір розтяганню, вона починає діяти при поширенні в воді різних звукових хвиль. Тангенціальна в'язкість здатна чинити опір сдвигающему зусиллю.




Характерною властивістю води є текучість, з якою ми стикаємося постійно. В'язкість рідини обернено пропорційна її текучості. Між окремими молекулами виникає сила тертя, і щоб зрушити їх з місця, необхідно докласти зусилля. Таке явище отримало в науці назву "динамічна в'язкість води", яку можна збільшити, якщо у воді розчинити які-небудь речовини. Це можуть бути різні солі. Динамічну в'язкість води ще називають абсолютною, її можна дізнатися за допомогою добутку щільності рідини на її кинематическое опір. Така знижена плинність потоку, де лінійна швидкість під впливом тиску зсуву в 1 ньютон на метр квадратний має градієнт один метр в секунду на одному метрі відстані, перпендикулярного до площини зсуву, є одиницею вимірювання абсолютної (динамічної) в'язкості. Її вимірюють за допомогою коефіцієнта динамічної в'язкості (?, ?). Наприклад, у морській воді, де присутні неорганічні сполуки, опір води набагато вище, ніж у прісній. Це можна відчути, навіть плаваючи в ній: якщо порівняти воду Азовського і Середземного моря, то в другому варіанті людина швидше навчиться плавати, так як там більш солона вода.

Що являє собою кінематична в'язкість води?

У фізиці відомо два види рідини - ньютоновская і неньютоновская. Протягом першого виду підлягає опису згідно із законами в'язкого тертя Ньютона. При цьому, відповідно, змінюється назва коефіцієнта пропорційності. Кінематична в'язкість води при 20 градусах за Цельсієм становить 1006*10 6 м 2 /с. Існують спеціалізовані таблиці зі значеннями кінематичного опору рідини. Вони змінюються при різних показниках температури при атмосферному тиску 760 мм. рт.ст. Значення, в яких виражена в'язкість води, представлені в них в діапазоні температури від 0 до 350 °с. Якщо нагріти цю рідину більше 100 °С, її кинематическое опір дається на лінії насичення. Ці значення є важливими при різних температурах. Без них не обійтися при обчисленні величини числа Рейнольдса, яке відповідає певному режиму течії рідини або газу. При порівняльному аналізі різних рідин, підпорядкованих законам Ньютона, наприклад, крові або масел, доведено, що вода має меншу в'язкість. Вона володіє великими показниками опору в порівнянні з органічними рідинами.

Рівняння кінематичної в'язкості води

Міра кінематичного опору рідини – це коефіцієнт кінематичної в'язкості води. Його, як і будь-яку фізичну величину, також можна обчислити. Він виражений відношенням динамічної в'язкості до щільності: ? = ?/?, де

? — динамічна в'язкість в Н*с/м 2 ;

? — щільність (кг/м 3 ;

? — кинематическое опір в м 2 /c.

Природно те, що в'язкість змінюється, як і агрегатні стани речовини. Такі наукові дані використовуються в авіа - і суднобудуванні та деяких інших галузях промисловості.

Що відбувається з водою при підвищенні температури?

Ускладнена текучість рідини змінюється із збільшенням або зменшенням температури, тобто коефіцієнт кінематичної в'язкості води і динамічний показник не є стабільними. Отже, коефіцієнти опору солоної і прісної води різні. Так як всі значення цих коефіцієнтів неможливо запам'ятати, є спеціалізовані таблиці, де визначено в'язкість води при температурі різних рівнів. Даними користуються в теорії і на практиці.

Як визначити в'язкість рідини?

Віскозиметр спеціалізується на вимірюванні цієї характеристики води за допомогою таких методів:

метод падаючого кульки;

витікання рідини через капіляр;

визначення опору з допомогою ротаційних віскозиметрів.

Визначаючи коефіцієнт в'язкості води, на практиці використовують відносні методики, а не абсолютні, що дозволяє знехтувати в розрахунках константами приладів. Вимірювання спочатку виконують для стандартної рідини, а потім для досліджуваної.

Від чого залежить в'язкість?

Ця характеристика залежить від природи речовини. Якщо по формі різні частинки рідини відрізняються від сферичної, при цьому змінюючи коефіцієнт в'язкості, то опір такої речовини значно зростає і вже не обчислюється згідно рівнянню Ньютона. Палочкообразная, листочкообразная форма молекул розчинів зустрічається в різноманітних гелях. Їх опір зростає у зв'язку з тим, що їхні частинки-міцели утворюють сітчасту структуру-каркас, всередині якого знаходиться рідина. Змінює значення і кінематична в'язкість води, нагріваючись і охолоджуючись. При підвищенні температури вона зменшується. Іншими словами, вода при нагріванні стає менш сопротивляемой, а при максимальному охолодженні проявляється висока в'язкість води.