Сверхтекучесть жидкого гелия
•Жидкий гелий при температуре около -271°С (2,17К) переходит в сверхтекучее состояние, в котором его вязкость равна нулю.
•У газов коэффициент вязкости с температурой растет.
•В газах молекулы движутся беспорядочно, а с ростом температуры беспорядочность теплового движения возрастает. Что вызывает увеличение вязкости.
Режимы течения жидкостей
•Ламинарное течение
– слои жидкости скользят
относительно друг друга без вращения и перемешивания.
•Турбулентное течение – частицы жидкости совершают вращательное движение по замкнутым кольцам.
Режимы течения жидкостей
Турбулентное Ламинарное течение течение
•Ламинарное течение жидкости наблюдается при небольших скоростях ее движения. Скорость изменяется с расстоянием от оси трубы по параболическому закону.
•При турбулентном течении частицы жидкости приобретают составляющие скоростей, перпендикулярные течению. Поэтому частицы могут переходить из одного слоя в другой и их скорости в различных слоях мало отличаются. Из-за большого градиента скоростей у поверхности трубы обычно происходит образование вихрей.
Критерий Рейнольдса
•В 1883 году английский физик О. Рейнольдс установил, что характер течения зависит от значения
безразмерной
величины, называемой числом Рейнольдса.
•• ,
•где ν= - кинематическая вязкость,
•Ρ – плотность жидкости,
•˂v˃ - средняя по течению трубы скорость потока жидкости,
•d – характерный для поперечного сечения размер, например, диаметр, трубы.
Критерий Рейнольдса
•Для каждого вида течения существует критическое число Рейнольдса, Reкр. , которое, как принято считать,
определяет переход от ламинарного течения к турбулентному.
•При Re˂Reкр. течение происходит в ламинарном режиме.
•При Re˃Reкр. возможно возникновение турбулентности.
•Критическое значение числа Рейнольдса зависит от конкретного вида течения (течение в круглой трубе, обтекание шара и т. п.), различными возмущениями
потока, как-то изменение направленности и модуля вектора скорости потока, шероховатость стенок,
близость местных сопротивлений и др.
•Например, для течения жидкости в прямой круглой трубе с очень гладкими стенками Reкр.=2300.
Определение вязкости методом Стокса
•Этот метод определения вязкости основан на измерении скорости медленно движущихся в жидкости небольших тел сферической формы.
На шарик, который падает в жидкости вертикально вниз, действуют три силы:
•сила тяжести Р=(4/3)πr3ρg (ρ - плотность шарика),
•сила Архимеда FA=(4/3)πr3ρ'g (ρ' - плотность жидкости)
•и сила сопротивления, эмпирически установленная Дж. Стоксом: F=6πηrν, где r - радиус шарика, ν - его скорость.
• При равномерном движении шарика P=FA+F
или
откуда
•Измерив скорость равномерного движения шарика, можно определить вязкость жидкости (газа).