Физические величины - Бабичев А.Н.
ISBN 5-283-04013-5
Скачать (прямая ссылка):
49. Whitsett C. R., Nelson D. A., Broerman J. G. et al. //Phys. Rev. 1973. Vol. B7, № 10. P. 4625—4640.
50. Slack G. A.//J. Phys. Chem. Solids. 1973. Vol. 34, № 2. P. 321—335.
51. Slack G. A., Austerman S. B.//J. Appl. Phys. 1971. Vol. 42, № 12. P. 4713—4717.
52. Jackson H. E., Walker C. T.//Phvs. Rev. 1971. Vol. B3, .Ns 4. P. 1428—1439.
53. Новицкий Л. А., Кожевников И. Г. Теплофизические свойства материалов при низких температурах: Справочник. M.: Машиностроение, 1975.
54. Сергеев О. А., Шашков А. Г., Уманскнй А. С.// Инженерно-физический журнал. 1982. Т. 43, № 6. С. 960—970.
55. Шадричез Е. В., Смирнов И. А.//Приборы и техника эксперимента. 1968. № 5. С. 218 -219.
56. Кржижановский P. E., Штерн 3. Ю. Теплофизи-
363 ческие свойства неметаллических материалов. (Карбиды): Справочная книга. Л.: Энергия, 1977.
57. Литовский Е. Я., Пучкелевич Н. А. Теплофизиче-ские свойства огнеупоров: Справочник. M.: Металлургия, 1982.
58. Кржижановский P. E., Штерн 3. Ю. Теплофизи-ческие свойства неметаллических материалов (Окислы): Справочная книга. Л.: Энергия, 1973.
59. Fink J. К., Chazanov М. G., Leibovitz L.//J. Nucl. Mater. 1981. Vol. 102. J. 17—25.
60. Тепловая изоляция: Справочник строителя. — 4-е
ИЗД./Г. Ф. Кузнецов, В. И. Вельский, В. П. Горбачев и др.; Под ред. Г. Ф. Кузнецова. M.: Стройиздат, 1985.
61. Харламов А. Г. Теплопроводность высокотемпературных теплоизоляторов. M.: Атомиздат, 1980.
62. Powell R. L., Childs G. E.//American Institute of Physics Handbook. —3d ed. N. Y.: McGraw-Hill, 1972. Ch. 4g.
63. Физические свойства горных пород и полезных ископаемых (петрофизика): Справочник геофизика. — 2-е изд./Под ред. Н. Б. Дортман. M.: Недра, 1984.
ГЛАВА 16
вязкость
А. В. Елецкий
16.1. ВВЕДЕНИЕ
Вязкость текучих тел т\ху определяется соотношением Ньютона
Fx=-^xyVVy, (16.1)
связывающим силу внутреннего трения Fx, которая действует на единичную площадку в направлении, противоположном градиенту скорости течения вязкого вещества (газа, жидкости), с градиентом скорости VuiЕсли рассматриваемый объем, заполненный текучим веществом, не имеет выделенных направлений, которые могут быть обусловлены либо наличием внешних полей, либо преимущественной ориентацией частиц вещества, все компоненты тензора вязкости равны друг другу и вязкость является скаляром. Именно такой случай мы и будем рассматривать в дальнейшем.
Иногда коэффициент г) называют динамической вязкостью, отличая его от коэффициента v=t]/p(p — плотность вещества), называемого кинематической вязкостью. Единица динамической вязкости в СИ—Па-с=Н-с/м2= =кг/(м-с), кинематической вязкости — м2/с.
16.2. ВЯЗКОСТЬ ГАЗОВ
В широком диапазоне изменения давления газа вязкость газа определяется парными соударениями составляющих его частиц. Нижняя граница этого диапазона определяется условием, согласно которому характерная длина пробега частиц газа много меньше размеров рассматриваемой емкости с газом. В случае, если размер емкости ~10 см, указанная граница соответствует давлению ~1 Па (Ю-2 мм рт. ст.). Верхняя граница определяется условием идеальности газа, согласно которому длина свободного пробега частиц много больше среднего расстояния между ними п-1/3- Указанное условие, при выполнении которого роль тройных и других множественных столкновительных процессов по сравнению с процессами парных соударений несущественна, может быть выражено в виде
П « а-3/2
(а —сечение рассеяния частиц). Это условие ограничивает давление значением порядка нескольких десятков мегапаскалей (нескольких сотен атмосфер). Кроме того, условие идеальности газа зависит от температуры и может существенно нарушаться при приближении к тройной точке.
Согласно элементарной кинетической теории газов выражение для вязкости газа, моделируемого шариками с не зависящим от скорости сеченнем соударения, имеет
вид
где т—масса частицы газа; <о>»1 2ft7Y171—средняя тепловая скорость; а — сечение рассеяния. В реальной ситуации сечение рассеяния атомов и молекул зависит от скорости (обычно убывает с ростом скорости). В этом случае выражение для вязкости, определяемое на основании решения кинетического уравнения Больцмана, имеет значительно более сложный вид, тем не менее из этого выражения, так же как и из элементарной теории (16,2), следует, что вязкость в широком диапазоне изменения давления практически от давления не зависит* и возрастает с температурой более резко, чем по закону Ti/2.
В табл. 16.1, 16.2 приведены значения вязкости газообразных веществ. Эти значения получены в результате усреднения большого количества экспериментальных данных и соответствуют условиям, когда изменение давления газа не приводит к изменению вязкости в пределах погрешности эксперимента (0,1—1 %). Такая ситуация имеет место при давлениях ниже атмосферного. Характер зависимости вязкости от давления виден из табл. 16.3, 16.4, где приведены значения вязкости азота и водорода при различных температуре и давлении [2]. Погрешность данных, приведенных в табл. 16.1—16.4, не превышает нескольких процентов.
