§ 3.1.1. Вязкость газов
При перемещении твердого тела со скоростью vn за счет передачи количества движения молекулам газа возникает сила внутреннего трения.
В области низкого вакуума весь газ между подвижной 2 и неподвижной 1 пластинами (рис. 3.1) можно разделить на слои толщиной L, где I — средняя длина свободного пути. Скорость движения каждого слоя различна и линейно зависит от расстояния между поверхностями переноса. В плоскости х0происходят столкновения молекул, вылетевших из плоскостей х' и х". Причиной возникновения силы вязкостного трения является то, что движущиеся как единое целое отдельные слои газа имеют разную скорость, вследствие чего происходит перенос количества движения из одного слоя в другой.
Изменение количества движения в результате одного столкновения равно 2mLdvn/dx. Принимая, что в среднем в отрицательном и положительном направлениях оси х в единицу времени единицу площади в плоскости хо пересекают согласно (1.13) nt»ap/4 молекул, получим общее изменение количества движения в единицу времени для плоскости х0:
Сила трения по всей поверхности переноса, согласно второму закону Ньютона, определяется общим изменением количества движения в единицу времени:
где А — площадь поверхности переноса; n — коэффициент динамической вязкости газа:
Отношение n/р называют коэффициентом кинематической вязкости.
Более строгий вывод, в котором учтен закон распределения скоростей и длин свободного пути молекул, дает
что мало отличается от приближенного значения (3.2).
Если в (3.2) подставить значения зависящих от давления переменных п из (1.10) и L из (1.42), то
Согласно полученному выражению, коэффициент динамической вязкости при низком вакууме не зависит от давления.
© 2008 - 2024 «Тула-Терм»
