Розділ 6. ЯВИЩА ПЕРЕНЕСЕННЯ

В термодинамічно нерівноважних системах (системах, у яких змінюються термодинамічні параметри) виникають особливі необоротні процеси, які називають процесами перенесення. В результаті таких процесів відбувається просторове перенесення енерґії, маси, імпульсу. До явищ перенесення належать: внутрішнє тертя (перенесення імпульсу), теплопровідність (перенесення енерґії) і дифузія (перенесення маси).

Розглянемо коротко суть цих явищ, обмежившись одномірним випадком, коли вісь OZ співпадає з напрямком перенесення.

6.1. Внутрішнє тертя (в’язкість)

В’язкість – це властивість реальних рідин та газів чинити опір при переміщенні однієї частини рідини відносно іншої. У рухомій рідині між окремими шарами, які мають різні швидкості відносного руху, виникають сили внутрішнього тертя, напрямлені по дотичній до поверхні шарів. Внаслідок теплового руху молекули переходять з одного шару в інший, переносячи при цьому свій імпульс mv впо-рядкованого руху. Обмін молекулами між шарами, які рухаються з різними швидкостями, є причиною того, що імпульс швидшого шару зменшується, а повільнішого – зростає. Тобто швидший шар гальмується, а повільніший – прискорюється. У цьому полягає ме – ханізм виникнення сил внутрішнього тертя.

Ньютон експериментально встановив, що величина сили внутрішнього тертя F_T прямо пропорційна площі поверхні шару рідин S і ґрадієнту швидкості .

На рис.6.1 показані два шари рідини, віддалені на z, які рухаються з швидкостями v₁ і v₂ перпендикулярно до ОZ.

Сила внутрішнього тертя між шарами напрямлена протилежно до напряму швидкості швидшого шару і становить:

, (6.1)

де - коефіцієнт пропорційності, який називається

коефіцієнтом в’язкості, або динамічною в’язкістю;

- ґрадієнт швидкості,

S- площа поверхні шарів.

З формули (6.3) випливає, що:

. (6.2)