Влияние температуры на вязкость
Температура |
Вязкость |
|
Капельные жидкости |
Газы |
|
Увеличивается () |
Уменьшается () |
Увеличивается () |
Уменьшается () |
Увеличивается () |
Уменьшается () |
Наряду
с коэффициентом динамической вязкости
широко используется и другая характеристика
вязкости среды – так называемый
коэффициент
кинематической вязкости
.
Свое название этот коэффициент получил
потому, что в его размерности фигурируют
только кинематические единицы.
Коэффициенты вязкости
и
связаны простым соотношением:
(1.2)
Можно сказать, что коэффициент кинематической вязкости характеризует ускорение частиц, вызванное силами вязкости.
Из
кинетической теории газов следует, что
.
Следовательно, на величину
оказывают влияние и температура газа,
и его давление, т. е.
.
Приведем некоторые формулы для расчета коэффициента динамической вязкости:
1. Формула Сатерленда:
,
(1.3)
где
– значение коэффициента динамической
вязкости при температуре
,
(Н
с / м 2);
– постоянная Сатерленда (для воздуха
).
2. Приближенная формула, которая используется довольно часто:
,
(1.4)
где
при
температурах, близких к нормальной (для
воздуха при
).
3.
Формула Кузнецова
(Н
с/м2),
в которой температура берется по шкале
Цельсия.
Теплопроводность
Процесс теплопроводности в газе, так же как и происхождение сил вязкости, связан с молекулярным строением газа.
Вследствие диффузии молекул между слоями жидкости происходит не только перенос количества движения, но и перенос энергии, т. е. передача тепла за счет теплопроводности.
Количество тепла, которое проходит в единицу времени вследствие теплопроводности сквозь единичную площадку соприкосновения двух тел, выражается законом Фурье, вид которого аналогичен закону Ньютона для вязкостного трения (пригоден для ламинарного течения):
(1.5)
где
– коэффициент теплопроводности,
– температурный градиент по нормали к
площадке.
Примечание:
знак «минус» в формуле (1.5) связан с
разной ориентацией векторов теплового
потока и градиента температуры: теплота
распространяется в сторону убывающих
температур, тогда как производная
положительна в направлении возрастающих
температур.
Суждения о порядке величины коэффициента теплопроводности для твердых, жидких и газообразных веществ позволяют сделать некоторые выборочные данные, приведенные для комнатной температуры (табл. 1.2). Наихудшими проводниками тепла являются газы, а капельные жидкости имеют на порядок выше. Однако специальные теплоизолирующие материалы имеют достаточно низкую теплопроводность, обусловленную их структурой, включающей в себя свободные объемы, заполненные воздухом. Следует отметить, что величины для газовых смесей приходится находить опытным путем, так как правила аддитивности здесь дают результат с большими ошибками.
Таблица 1.2