Закон вязкого течения Ньютона. Вязкость

Закон вязкого течения Ньютона. Вязкость. Ньютон (1687 г.) предположил, что внутреннее трение при течении жидкости зависит от относительной скорости и перемещения ее частиц. Закон вязкого течения жидкости, установленный Ньютоном, постулируется так сила внутреннего трения, проявляющаяся при перемещении одного слоя жидкости относительно другого, прямо пропорциональна градиенту относительной скорости этого перемещения и поверхности слоев. Математическая запись закона Ньютона такова [c.119]

Закон вязкого течения Ньютона. Вязкость. Ньютон в 1687 г. предположил, что внутреннее трение при течении жидкости зависит от относительной скорости перемещения ее частиц. Закон вязкого течения жидкости, установленный Ньютоном, постулируется так сила внутреннего трения, проявляющаяся при перемещении одного слоя [c.128]

Вязкость жидкостей проявляется при перемещении в потоке разных ее слоев друг относительно друга с различной скоростью. Основной закон вязкого течения установлен Ньютоном [c.51]

Вязкость характеризует деформационные свойства полимера не только в жидкотекучем, но и в высокоэластическом состоянии. Как было отмечено выше, процесс высокоэластической упругой деформации сопровождается действием сил вязкого сопротивления. С другой стороны, течение жидкого полимера, даже если оно начинается при сколь угодно малой величине напряжения, сопровождается накоплением в материале внутренних упругих напряжений, вызванных деформацией клубков под действием сил вязкого трения. В том и другом случае величина вязких напряжений в деформируемом материале, в соответствии с законом внутреннего трения Ньютона, пропорциональна скорости деформации. Соотношение между упругими и вязкими напряжениями в простейшем случае описывается в высокоэластичном состоянии уравнением деформации вязкоупругого твердого тела (тела Кельвина), а в состоянии вязкой жидкости — уравнением деформации вязкоупругой жидкости (тела Максвелла). [c.818]

Величина А по аналогии с коэффициентом вязкости в законе трения для вязкой жидкости Ньютона рассматривается как коэффициент некоторой воображаемой турбулентной вязкости. Соответственно величина Л/р = бт, рассматриваемая как коэффициент кажущейся кинематической вязкости турбулентного течения, называется коэффициентом турбулентного обмена. Коэффициент турбулентной вязкости во много и даже сотни раз превышает коэффициент вязкости ламинарного течения. Только в непосредственной близости к стенке величина А сравнима с величиной х, причем на самой стенке /4=0. В связи с этим в потоке, кроме области, непосредственно примыкающей к стенке, и в свободных потоках можно пренебрегать вязкими напряжениями по сравнению с турбулентными. [c.94]

Для аномально вязких систем характер изменения вязкости при разных напряжениях различается (рис. 6.2). При малых напряжениях зависимости т)=/(Р) отвечают закону Ньютона, характерному для нормальных низкомолекулярных жидкостей. В отличие от последних коэффициент т1о (называемый наибольшей ньютоновской вязкостью) для полимеров и дисперсных систем в этой области напряжений весьма высок (10 —10 Па-с). С увеличением напряжения сдвига происходит разрушение малопрочной пространственной структуры (сетки) системы и скорость течения аномально возрастает, пока при относительно больших напряжениях структура не будет разрушена полностью и в процессе течения не будет успевать восстанавливаться. Поэтому при больших напряжениях система характеризуется также ньютоновским законом течения, но коэффициент т)т (называемый наименьшей ньютоновской вязкостью) намного меньше, чем т о. [c.151]

Для полимеров в вязкотекучем состоянии наиболее важной характеристикой является их поведение при сдвиге. Связь между скоростью вязкого течения у и напряжением т простого сдвига определяется законом Ньютона т = Т1у, где т] — коэффициент пропорциональности, называемый вязкостью. Вязкость характеризует сопротивление полимера сдвигу или его внутреннее трение. При постоянной температуре вязкость (т. е. отношение напряжения к скорости сдвига) может не зависеть от режима деформирования. Среды, удовлетворяющие этому условию, называются ньютоновскими. К ним относится большинство низкомолекулярных жидкостей. Непрерывная перестройка структуры таких жидкостей под [c.153]

Течение истинных жидкостей подчиняется закону вязкого течения Ньютона (1642-1726 гг.). Для осмысливания этого закона представим тонкий слой вязкой жидкости между двумя параллельными пластинками, площадь каждой из которых S и расстояние между которыми h (рис. 2.1). Одна пластинка неподвижна, а к другой приложено сдвигающее усилие F. В установившемся движении усилие должно уравновешиваться со стороны жидкости силой, обусловленной вязкостью, а подвижная пластинка должна перемещаться равномерно со скоростью и. [c.9]

Уравнение (1.120) является, по существу, выражением закона вязкого течения Ньютона, примененного к цепочке п+1 шаров, связанных между собой. Оно характеризует истинную текучесть всей системы. Эластическая часть деформации зависит от времени более сложно, поскольку она связана с наличием множества времен релаксации т . Определяя время релаксации, как обычно (см. стр. 76), делением вязкого сопротивления на жесткость (или вязкости на модуль упругости Тр = г 1Е), можно показать, что в частном случае п = 2 время релаксации То определится как [c.100]

Для ньютоновской жидкости единственным параметром, характеризующим ее течение, служит коэффициент динамической вязкости - коэффициент пропорциональности в законе вязкого трения Ньютона [c.335]

Вязкость любых жидкостей проявляется при перемещении в потоке разных слоев друг относительно друга с различной скоростью. Свободнодисперсные жидкообразные системы обладают вязкостью и способностью течь. Основной закон вязкого течения установлен Ньютоном [c.115]

Другой особенностью растворов ВМС, отличающей их как от растворов низкомолекулярных веществ, так и от коллоидных растворов, является очень высокая вязкость. Даже разбавленные растворы полимерных веществ мало текучи по сравнению с чистым растворителем. Кроме того, растворы ВМС не подчиняются законам вязкого течения (законы Ньютона —- Пуазейля), которые неукоснительно выполняются для других жидкостей ( 17). Причина этого опять-таки лежит в огромных размерах цепных макромолекул, в их гибкости и способности менять конфигурацию. Длина молекулы, ее форма, степень свернутости — все это сказывается на условиях течения раствора, на его вязкости. Поэтому изучение вязкости дает много сведений о размерах и форме молекул полимера в растворе. [c.259]

Подобным же образом получается уравнение для деформации при заданном напряжении. В некоторый момент т к телу приложено напряжение а (т), которое остается в течение достаточно малого промежутка времени Ат, а затем снимается. После снятия напряжения в теле остается деформация, которая по принципу суперпозиции равна сумме необратимой деформации и запаздывающей упругой деформации. Эта последняя деформация убывает с течением времени. Будем считать, что запаздывающая упругая деформация в момент t пропорциональна приложенному напряжению ст (т), времени приложения напряжения Ат, некоторой положительной монотонно убывающей функции ф t—т), зависящей от времени, прошедшего после снятия напряжения, т. е. от разности /—т. Необратимую деформацию считаем подчиняющейся закону вязкого течения, установленному Ньютоном, т. е. необратимая деформация пропорциональна приложенному напряжению ст (т), времени приложения напряжения Ат и обратно пропорциональна коэффициенту вязкости т]о. Теперь деформация в момент t будет равна [c.72]

Только очень разбавленные растворы ВМС ведут себя как идеально вязкие жидкости — их вязкость подчиняется законам Ньютона и Пуазейля, т. е. не зависит от скорости течения. В более концентрированных растворах полимеров наблюдается ряд аномалий — непостоянство вязкости при изменении скорости течения, непропорциональное возрастание ее с повышением концентрации. Аномалии вязкости дисперсных систем [c.441]

Из уравнения (27), называемого законом вязкости Ньютона 1, действительно, следует, что при увеличении скорости деформации происходит увеличение напряжения. Кроме того, увеличение деформации образца со временем при постоянном напряжении также напоминает течение очень вязкой жидкости. С другой стороны, наличие обратимости деформации отвечает. механическим свойствам упругих тел. Поэтому было предложено много различных теорий, описы(вающих деформацию релаксирующих материалов (в том числе, каучука) как деформацию сложной системы, состоящей из упругих и вязких элементов. Наиболее простой является предложенная Максвеллом -теория упруго-вязкого тела. [c.204]

Вязкое течение полимеров представляет собой очень сложное явление и окончательной теории его нет. В отличие от течения низкомолекулярных жидкостей вязкое течение не подчиняется закону Ньютона. Это выражается в том, что вязкость полимера в вязкотекучем состоянии зависит не только от природы полимера, но также и от приложенной внешней силы, под действием которой происходит течение. Вязкость полимеров в вязкотекучем состоянии чрезвычайно велика. Она может меняться от 10 до Ю 2 Па-с (вязкость воды всего 0,001 Па-с). При вязкости 10 2 Па-с происходит переход в твердое состояние. С увеличением молекулярной массы вязкость полимеров возрастает. Закономерности вязкого течения необходимо знать для технологии переработки полимеров. Переработка полимеров [c.44]

Только для масел очень однородного химического состава, например синтетических, полученных полимеризацией непредельных углеводородов, наблюдается соответствие между индексом вязкости и относительной величиной вязкости при низких температурах [15]. Вязкость этих масел также хорошо ложится вплоть до самых низких температур на номограмму АЗТМ и сами масла сохраняют все свойства, присущие жидкостям, т. е. вязкое теченне масел, и при этих условиях подчиняется закону Ньютона. [c.322]

Анализ и обобщение приведенных экспериментальных и имеющихся в литературе данных дает возможность сделать вывод, что реологические свойства расплавов этролов подобны свойствам большинства термопластов и эти расплавы представляют собой в области низких напряжений сдвига жидкости, подчиняющиеся закону Ньютона. При более высоких напряжениях сдвига у них появляется довольно резко выраженная аномалия вязкости, которая увеличивается с понижением температуры и повышением степени полимеризации эфира целлюлозы. При оценке реологических характеристик расплавов на капиллярных вискозиметрах значение входовых поправок, учитывающих потери давления, увеличивается с повышением скорости сдвига, но не превышает 4. Например, для ацетатцеллюлозных этролов она равна приблизительно 1,5. Этролы характеризуются сравнительно высокими значениями энергии активации вязкого течения, равными 35 - 45 ккал/ моль. При оптимизации режимов переработки этролов необходимо учитывать, что повышение температуры вызывает значительное снижение вязкости расплавов. Это, в свою очередь, требует строго поддерживать определенный и постоянный температурный режим переработки. [c.70]

Большинство нефтяных и синтетических масел при обычных температурах и давлениях подчиняется закону Ньютона и относится к ньютоновским жидкостям. Вязкость определяет течение жидкости только в ламинарном потоке. При увеличении скорости ламинарный поток завихряется, послойный сдвиг разрушается. Переход от ламинарного к турбулентному потоку определяется критическим значением числа Рейнольдса Ре= = бус /т), где (1 — диаметр трубы или величина зазора. Распределение скоростей в ламинарном и турбулентном потоке заметно различается (рис. 5.12). В первом случае для вязкой жидкости устанавливается параболическое распределение скоростей с ярко выраженным максимумом у оси трубы. При турбулентном режиме скорости по сечению потока за счет его завихрения выравниваются. Отметим, что для пристенного слоя в цилиндрической трубе характерны значительные градиенты скоростей. Критическое значение Ке близко к 2500. Вследствие достаточно высокой вязкости масел и небольшой величины зазоров для смазочных масел, как правило, реализуется ламинарный поток. [c.267]

Для многих коллоидных растворов, суспензий и растворов ВМВ вязкость не остается постоянной при изменении давления. У этих систем произведение р1 снижается с увеличением р (см. рис. 23.7, 2). Это свидетельствует о том, что и вязкость падает. Такое отклонение от законов Ньютона и Пуазейля вызывается наличием структурной вязкости у подобных систем. Структурная вязкость — это дополнительная (к ньютоновской) вязкость, обусловленная добавочным сопротивлением течению со стороны внутренних пространственных структур — сеток, нитей, крупных капель эмульсий и т. п. Структурированные системы относятся к пластичным телам. Вязкость таких систем с увеличением давления уменьшается вследствие разрушения структуры. На рис. 23.7 видно, что при повышении давления в широком интервале уменьшение значений р1 н ц продолжается до некоторого предела, после чего обе эти величины становятся постоянными. Область постоянства вязкости аномально вязких жидкостей называют псевдопластической областью. Дальнейшее повышение давления вызывает увеличение р1 (и т]) (см. рис. 23.7,2), но это отклонение связано уже с турбулентностью. У аномально вязких коллоидных систем турбулентность обычно наступает раньше при меньших значениях давления, чем у ньютоновских жидкостей. [c.386]

Любая величина деформации приводит к изменению структуры полимера, в первую очередь за счет ориентации сегментов при деформировании. Однако при малых у равновесие в системе настолько сдвинуто Б сторону восстановления разрушенных структур, что те изменения в структуре, которые все-таки происходят, не влияют заметным образом на величину вязкости. Мы говорим поэтому, что структура вязкой жидкости (полимера) как бы сохраняется постоянной и поэтому течение в этой области изменения х и у подчиняется закону Ньютона, а жидкость обладает свойствами ньютоновских жидкостей. [c.159]

Механохимическая деструкция макромолекул, безусловно, имеет место в условиях практической переработки полимеров в промышленности. Действительно, процесс течения жидкости, как это указывалось ранее, энергетически можно сравнить с процессом испарения и последующей конденсации макромолекул. Если постепенно увеличивать градиент скорости в потоке полимера, то можно достичь момента, когда приложенной механической энергии будет достаточно для разрыва химических связей в полимере. В таком случае механохимический крекинг, разрушение макромолекулы, может стать равновероятным процессу вязкого перемещения сегментов. Теоретически можно предполагать, что при значительном росте градиента скорости, когда молекулярные клубки становятся предельно ориентированы, дальнейшего изменения структуры, а следовательно, и вязкости материала не должно происходить, течение расплава при очень высоких значениях dv/dr должно подчиняться закону Ньютона, так же как это имеет место при очень низких значениях градиента скорости. Практически такое явление наблюдать почти [c.175]

Любая система, в которой отношение напряжения к скорости сдвига численно равно динамической вязкости т] при постоянных давлении и температуре и не зависит от режима деформирования, называется ньютоновской. Полимерные растворы, линейные полимеры, а также материалы на их основе, содержащие дисперсные наполнители (сажи и др.), представляют собой аномально в.чзкие системы. Их аномалия выражается в значительно большем увеличении градиентов скорости деформации с возрастанием напряжения, чем это следует из закона вязкого течения Ньютона [8 72 6.2 —6.4]. [c.148]

Коэффициенты вязкости и подвижности на криволиней1юм участке а-б линий течения нефти через капилляр (рис.3.2) или образец породы (рис.3.3) являются величинами переменными. Их можно вычис.чить, формально применяя линейные законы (вязкого трения Ньютона и фильтрации Дарси) для любой фиксированной точ1си участка а-б , соответствующей равновесному состоянию процессов разрушения и восстановления структуры в нефти при установившемся режиме течения. Так как коэффициенты вязкости и подвижности структурированной нефти - переменные величины, их принято называть кажущимися иш эффективными [26, 39]. [c.32]

Если градиент скорости положителен, то сила отрицательна и действует в направлении, противоположном паправ.лению движения. Когда один слой жидкости движется относительно другого слоя с постоянной скоростью, то возникает сопротивление, или тангенциальная сила. Ньютон первым показал, что эта сила пропорциональна величине поверхности слоя Q и градиенту скорости du/dz в направлении, перпендикулярном направлению движения. Множитель пропорциональности обозначается через — т], причем т] называют коэффициентом вязкости или просто вязкостью. Общий закон вязкого течения имеет вид [c.58]

Идеально вязкое тело Ньютона изображают в виде поршня с отверстиями, помещенного в цилиндр с жидкостью (рис. VI . 3). Идеально вязкая жидкость течет в соответствии с законом Ньютона. Согласно этому закону напряжение сдвига при ламииарыом течении жидкости с вязкостью т] иропоршюнальпо градиенту ее скорости duldy [c.358]

Графически (рис. XI-4) в коорд1шатах у — х закону Ньютона отвечает прямая линия, проходящая через начало координат котангенс угла наклона к оси абсцисс равен вязкости ц. Такое идеализированное вязкое поведение механически и термодинамически полностью необратимо, т. е. после прекращения воздействия напряжения сдвига исходная форма тела не восстанавливается. Вязкое течение сопровождается диссипацией энергии — превращением всей совершенной работы в теплоту. Скорость диссипации энергии, т. е. рассеиваемая в единицах объема тела мощность, равна [c.369]

Использов е уравнения (4) при интерпретации эк леримён-тальных данных по тешературной зависимости вязкости позволяет определить величину энергии активации вязкого течения для различных жидкостей. В дальнейшем будем считать, что все исследуемые жидкости являются ньютоновыми жидкостялга, т.е. такими, которые подчиняются закону внутреннего трения Ньютона [c.98]

В самом деле, нриведенное выше уравнение изменения скорости прироста деформации упруго-вязкого тела при приложении постоянного напряжения = можно рассматривать как видоизменение известного уравнения закона Ньютона вязкого течения нормальных жидкостей > У которого коэффициент вязкости т] заменен произведением Ст. [c.134]

Приведенные в этом разделе уравнения Навье — Стокса описывают движение вязкой несжимаемой жидкости вокруг одиночной сферы в изотермических условиях, когда [х = onst. Для ньютоновских жидкостей вязкость зависит главным образом от температуры, а в некоторых случаях и от давления. Для жидкостей, обладающих неньютоновскими свойствами, вязкость прояв ляет зависимость не только от температуры, но и от деформацион- но-прочностных свойств течения. Законы движения неньютонов- ских жидкостей описываются модифицированными уравнениями Навье — Стокса, в основе которых лежит обобщенный закон Ньютона, представляющий зависимость между напряжением трения и скоростью деформации. Нелинейные свойства вязкости жидко-сти учитываются с помощью различных физических моделей. Для задачи обтекания сферической частицы такие уравнения приводятся в разделе 1.4. [c.11]