Внутренне трение в газе
Рассмотрим молекулярный механизм вязкости газа. Предположим, что параллельно неподвижной пластине ab движется пластина cd с постоянной скоростью. Оказывается, газ тоже движется. Мысленно разобьём газ на тонкие слои, параллельные пластинам. Пусть соприкасающиеся с пластинами слои газа прилипают к ним. Тогда слой газа, который прилегает к верхней пластине, будет двигаться со скоростью этой пластины, а нижний слой будет неподвижен. В результате движения верхней пластинки приходят в движение слои газа, находящиеся между ней и нижней пластинами. Скорость этого газа убывает по мере удаления от верхней (движущейся) пластины.
Для равномерного движения пластины к ней должна быть приложена сила F, называемая силой вязкости, которая определяется следующей формулой:
,
где - поверхность, - градиент скорости, - коэффициент вязкости (внутреннего трения).
Вспомним: внутреннее трение – процесс направленного переноса количества движения.
Величина потока импульса определяется разностью импульсов L1 и L2, переносимых молекулами, пересекающих вниз и вверх соответственно.
L1, перенесённый молекулами вверх:.
, где n – число молекул в единичном объёме V.
Скорость течения снизу: .
L2 (переносимый молекулами сверху):
, где выражение в скобках есть скорость течения сверху .
.
Тогда сила F будет равна: , откуда , где - плотность газа.
, .
Коэффициент внутреннего трения не зависит от числа молекул, т.е. он не зависит от давления и плотности газа.
© ООО «Знанио»
С вами с 2009 года.