Внутреннее трение (вязкость)

Явление внутреннего трения наблюдается в том случае, когда различные слои газа движутся с разными скоростями. В этом случае более быстрее слои тормозятся движущимися медленнее. На макроскопическое движение слоев газа (то есть движение слоя как целого) оказывает воздействие микроскопическое тепловое движение молекул.

Рассмотрим слой газа 1, движущийся со скоростью v₁ и слой газа 2_, движущийся со скоростью v₂ v₁ > v_2. В результате теплового хаотического движения молекула A из слоя 1 перейдет в слой 2 и изменит свой импульс от значения mvдо какого-то значения mv’(v₂ < v’< v₁).

Молекула В из слоя 2 в результате теплового хаотического движения перейдет в слой 1 и изменит свой импульс от значения mv₂ до значения mv^’’ (v₂ < v’’ < v₁), то есть молекулы ранее бывшие в слое 2, оказавшись в слое 1, при столкновении с его молекулами ускоряют свое упорядоченное движение, а упорядоченно движущиеся молекулы слоя 1 замедляются. Наоборот, при переходе молекул из более быстро движущегося слоя 1 в слой 2 они переносят большие импульсы имежмолекулярные соударения в слое 2 ускоряют движение молекул этого слоя.

Явление внутреннего трения описывается законом Ньютона: Сила внутреннего трения F, действующая между двумя слоями газа прямо пропорциональная коэффициенту внутреннего трения η, градиенту скорости и величине площади ΔS.

(Импульс dp, переносимый через площадку dS за время Δt, прямо пропорционален коэффициенту внутреннего трения η, градиенту скорости , величине площадки dS и времени наблюдения dt).

- закон Ньютона.

Знак минус показывает, что сила внутреннего трения противоположна градиенту скорости, то есть импульс переноситься в направлении убывания скорости. Коэффициент внутреннего трения вычисляется по формуле

Связь между коэффициентами для явления переноса