Вязкость или внутреннее трение является одним из самых

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №5
Исследование зависимости изменения вязкости глицерина от
температуры
Теория
Вязкость (внутреннее трение) – это свойство текучих тел (жидкостей и газов) оказывать
сопротивление перемещению одной их части относительно другой.
Во всех реальных жидкостях (газах) при перемещении одних слоев относительно других
возникают силы трения. Со стороны слоя, движущегося более быстро, на слой,
движущийся медленнее, действует ускоряющая сила. Наоборот, со стороны слоя,
движущегося медленнее, на более быстрый слой действует тормозящая сила. Эти силы,
носящие название сил внутреннего трения, направлены по касательной к поверхности
слоев.
Для явления внутреннего трения справедлив закон Ньютона:
dv
F 
S,
dx
где F – модуль силы внутреннего трения между слоями;
S – площадь поверхности слоя, на который действует сила F;
dv
− градиент скорости течения (т.е. быстрота изменения скорости от слоя к слою);
dx
η − коэффициент внутреннего трения (коэффициент динамической вязкости).
Единицей динамической вязкости в СИ является паскаль – секунда (Па⋅с).
Коэффициент динамической вязкости зависит от температуры, причем характер этой
зависимости существенно различается для жидкостей и газов. С повышением
температуры коэффициент вязкости у жидкостей сильно уменьшается, а у газов,
напротив, возрастает.
Наряду с динамической вязкостью часто в расчетах используют величины
кинематической вязкости  :


,

где  - плотность жидкости или газа.
Молекулярно-кинетическая теория обьясняет вязкость движением и взаимодействием
молекул. В газах расстояния между молекулами значительно больше радиуса действия
молекулярных сил, поэтому вязкость газов определяется главным образом молекулярным
движением. Между движущимися относительно друг друга слоями газа наблюдается
постоянный обмен молекулами вследствии хаотического (теплового) движения. Переход
молекул из одного слоя в соседний, движущийся с иной скоростью, приводит к переносу
от слоя к слою определенного количества движения. В результате медленные слои
ускоряются, а более быстрые замедляются. Работа внешней силы F, уравновешивающей
установившееся течение, полностью переходит в теплоту. Вязкость газов не зависит от их
плотности (давления), так как при сжатии газа общее количество молекул, переходящих
из слоя в слой, увеличивается, но зато каждая молекула менее глубоко проникает в
соседний слой и переносит меньшее количество движения. Вязкость газов увеличивается
при нагревании пропорционально T (усиливается хаотическое движение молекул). Для
очень разреженных газов понятие вязкости теряет смысл.
В жидкостях расстояние между молекулами значительно меньше, чем в газах. Поэтому
вязкость обусловлена в первую очередь межмолекулярным взаимодействием,
ограничиавющем подвижность молекул. По этой причине с повышением температуры
вязкость жидкостей резко снижается, а с повышением давления – возрастает. Вязкость
жидкостей зависит от химической структуры их молекул. В гомологических рядах
(насыщенные углеводороды, спирты, органические кислоты и т.д.) вязкость закономерно
увеличивается с возрастанием молекулярной массы.
Две химически невзаимодействующие жидкости с различной вязкостью при смешении
обладают средним значением вязкости. В случае химического взаимодействия вязкость
может быть во много раз больше, чем у взятых жидкостей.
Вязкость раствора зависит от концентрации растворенного вещества. У обычных
(ньютоновских) жидкостей вязкость линейно растет с концентрацией.
Вязкость жидкостей и растворов определяют по времени истечения под давлением обьема
жидкости через капилляр определенного радиуса и длины. Для жидкостей с большой
вязкостью (типа глицерин) измерение вязкости проводят по методу Стокса (метод
падающего шарика).