Свойства газов и жидкостей - Рид Р.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Ы - О Im - Ы - 128,1) (0,0358) = 1,08 (вС«9> (0.651) _
_ ^(-1,111) (0,65I)1-858)
t)m = 187 мкП Погрешность = ^1Tc/100 = — 0,5 %
loo
378
Рекомендации: вязкость газовой смеси при повышенных давлениях. Для
расчета вязкости смеси неполярных газов используется уравнение (9.7.1) с псевдокритическими константами, определенными по модифицированным правилам ррауснииа и Ганна. Ожидаемые погрешности составляют менее 10 % для смесей газов с низкой молекулярной массой. Для смесей неполярных газов с высокой молекулярной массой и смесей, содержащих один или более полярных компонентов, ни один удовлетворительный метод еще не разработан. Все же можно использовать уравнение (9.7.1), но при этом нужно ожидать более высокие погрешности.
9.8. ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ
Вязкость газов может быть рассчитана с помощью методов, основанных на теоретических предпосылках, но для определения вязкости жидкостей аналогичной теоретической базы не существует. Конечно, вязкости жидкостей значительно отличаются от вязкостей газов, т. е. они много больше по величине и резко уменьшаются с повышением температуры. Вязкость газа при низком давлении обусловлена главным образом передачей количества движения в результате отдельных столкновений молекул, движущихся беспорядочно между слоями с различными скоростями. Аналогичная передача количества движения может также существовать в жидкостях, хотя обычно она мало заметна из-за влияния полей сил взаимодействия между плотно упакованными молекулами. Плотности жидкостей такие, что среднее межмолекулярное расстояние не очень значительно отличается от эффективного диапазона действия таких силовых полей.
В общих чертах распространенные теории вязкости жидкости могут быть подразделены несколько условно на те, которые основаны на «газообразной» жидкости, и те, которые основаны на «кристаллической» жидкости. В первых из них жидкость рассматривается как имеющая ближнюю и дальнюю разупорядоч-ность.
В теориях второго типа принимается, что жидкость имеет регулярную структуру, причем передача количества движения происходит от молекул, колеблющихся внутри структуры решетки или перемещающихся в близко расположенные «дырки», либо в результате обоих этих явлений. Выбранные кристаллические решетки имеют самые разнообразные формы — от кубических и до напоминающих параллельные туннели. В одной широко известной теории движение от местоположения в решетке к «дырке» рассматривается аналогично активированной химической реакции.
Ни одна теория, как отмечалось, не приводит к простой зависимости, которая позволила бы рассчитать вязкость жидкости априори, и приходится использовать эмпирические расчетные методы. Эти методы не противоречат теории: они только позволяют аппроксимировать эмпирически некоторые неизвестные или не поддающиеся расчету теоретические константы по структурным характеристикам или по другим физическим свойствам.
Читатель, заинтересованный в более глубоком исследовании количественных аспектов вязкости жидкости, может легко это сделать. Браш [30] опубликовал хорошо написанный, тщательно документированный обзор теорий вязкости жидкости. Другими важными работами являются [8, 72, 93, 127].
Основное внимание в последующих разделах уделяется способам расчета вязкостей жидкости для чистых веществ и смесей при различных температурах и давлениях; большинство методов не имеет в своей основе определенной модели жидкости, а предложено в результате исследования экспериментальных данных.
9.9. ВЛИЯНИЕ ВЫСОКОГО ДАВЛЕНИЯ НА ВЯЗКОСТЬ ЖИДКОСТЕЙ ПРИ НИЗКИХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Вязкость жидкостей ниже нормальной точки кипения обычно-не зависит от средних давлений, но при очень высоких давлениях было замечено значительное
379
Рис. 9. 6. При лизительное изменение вязкости жидкостей с давлением при комнатной температуре [19].
увеличение вязкостиХ). Влияние давления на вязкость некоторых простых жидкостей иллюстрируется рис. 9.16; очевидно, что при высоких давлениях возможно увеличение вязкости жидкости на порядок. По-видимому, это до некоторой степени общее правило: чем сложнее молекулярная структура, тем больше влияние давления [10, 79, 106, 122, 130, 168]. Например, на основе тщательных опытов Бриджмена [21], выполненных при давлениях до 12 ООО атм, установлено, что относительное возрастание вязкости жидкой ртути было равно приблизительно только 0,32, изобутилового спирта — 790, а эвгенола, имеющего сложное строение молекулы,—около 107. Рис. 9.16 иллюстрирует аналогичные увеличения вязкости с давлением. Вода является исключением, поскольку ее вязкость возрастает лишь немного больше, чем в два раза, при изменении давления от 1 до 10 000 атм. Большинство результатов Бриджмена показывает, что графически зависимость вязкости от давления изображается прямой линией до давлений в несколько тысяч атмосфер; однако при более высоких давлениях график получается почти линейным, если строить зависимость в координатах 1пг)?— давление.
По-видимому, не существует надежного способа определения низкотемпературных вязкостей жидкостей при высоких давлениях. Андраде [8] предложил зависимость, включающую в себя отношения удельных объемов и коэффициенты адиабатической сжимаемости для сжимаемых и несжимаемых жидкостей; но эта зависимость является только приближенной на линейном участке кривой ч\ь — Р* а при высоких давлениях не отражает даже приблизительно истинной картины влияния давления на вязкость. Краткий анализ этой зависимости дан также в обзорной статье Гамбилла [70].
