Трение молекулярно-кинетическая теория

Согласно молекулярно-кинетической теории [4], сила трения определяется зависимостью [c.272]

Таким образом, явления молекулярного переноса — диффузия, теплопроводность и внутреннее трение — имеют один и тот же механизм, связанный с тепловым движением молекул. Согласно кинетической теории идеальных газов коэффициенты диффузии, температуропроводности и кинематической вязкости по порядку величины равны друг другу, т. е. [c.57]

Во-вторых, если имеется какое-либо свойство, измеряемое экспериментально, которое зависит от эффективного диаметра столкновения, можно воспользоваться экспериментальными значениями Оэфф. Одним из таких свойств (не единственным) является вязкость, или внутреннее трение газа (см. гл. П1, 3). Молекулярно-кинетическая теория идеального газа дает следующее соотношение между коэффициентом вязкости т), выраженным в г см сек, и квадратом эффективного диаметра столкновения, выраженного в см [c.122]

Напомним, что в молекулярно-кинетической теории газов показано, что коэффициент вязкого трения идеальных газов пропорционален произведению средней скорости теплового движения молекул и средней длины свободного пробега молекул. Однако для капельных жидкостей и неидеальных газов значения коэффициентов вязкого трения не могут быть получены из теоретических соображений и их значения определяют по опытным данным. Экспериментальные измерения показывают, что большинство капельных жидкостей типа воды, не слишком концентрированных водных растворов, органических растворителей и т. п. при комнатных температурах имеют значения вязкостей примерно в 50 раз большие, чем вязкости большинства газов и паров. У капельных жидкостей вязкости уменьшаются по мере повышения температуры, а у газов и паров, наоборот, значения коэффициентов вязкого трения с ростом температуры увеличиваются. [c.34]

Из формулы (IV. 19) следует, что при КХ/г" 1 связь силы трения с радиусом соответствует выводам из молекулярно-кинетической теории (Frp г ), а при К к/г 1 она принимает форму закона Стокса. [c.194]

Рассмотренная молекулярно-кинетическая теория трения каучукоподобных сеточных полимеров имеет определенные границы применения. Она становится неприменимой в следующих условиях [c.374]

Поскольку отдельные глобулы в процессе пульсационного движения совершают хаотические перемещения, то такой характер поведения жидкости при турбулентном режиме течения считается аналогичным тепловому движению молекул в газах. По аналогии с молекулярно-кинетической теорией газов, величина напряжения турбулентного трения записывается в том же виде, что и закон молекулярного трения Ньютона (1.2) [c.10]

Поскольку беспорядочное движение вихрей аналогично тепловому движению молекул газа, описание процессов переноса массы, энергии и импульса в турбулентном потоке проводится методами, аналогичными принятым в молекулярно-кинетической теории газов. Таким образом, по аналогии с длиной свободного пробега молекулы вводится понятие пути перемешивания - расстояния, на котором вихрь движется без смешения с окружающей жидкостью. По аналогии с молекулярным переносом количества движения, выражаемым законом внутреннего трения Ньютона [уравнение (3.6)], величину напряжений турбулентного трения (или равную ей плотность потока импульса, переносимого вихрями) принимают пропорциональной градиенту скорости или градиенту импульса [c.43]

Гелий имеет наинизшую точку сжижения среди всех газов. Температура кипения гелия отстоит всего на 4° от абсолютного нуля. Предоставляя жидкому гелию испаряться и способствуя его испарению насосом, откачивающим его пары, можно еще более приблизиться >к предугаданной в свое время М. В. Ломоносовым (на основании его молекулярно-кинетической теории теплоты) наинизшей возможной температуре, при которой (Прекращается механическое движение молекул и атомов,— к абсолютному температурному нулю. Область же сверхнизких температур — это область необычного поведения веществ. Так, в жидком гелии практически исчезают силы трения. Если перемеша ь. ложкой воду в стакане, в ней возникнут струи, легко замечаемые по движению взвешенных в воде частичек, но спустя короткое время эти движения прекращаются движение водяных струй, как бы раздробляясь, превращается в хаотическое движение молекул энергия движения струй переходит в теплоту. В жидком гелии это не наблюдается. [c.180]

Результаты, полученные с помощью механических моделей адгезионного трения, хорошо согласуются с экспериментом. Макроскопические представления об адгезионном поведении получили большее распространение, чем молекулярно-кинетические теории, обсужденные ранее. Это обусловлено их простотой. Вклад этих представлений значителен и важен для понимания явления адгезии, а изобретательность ранних работ Прандтля заслуживает большого внимания. [c.184]

Истирание резин и полимеров представляет собой сложное явление, зависящее от комбинации механических, механохимических и термохимических процессов. Для изучения механизма этого сложного явления прежде всего необходимо выделить и исследовать более простые закономерности и затем создать общую картину явления износа [1]. Все больше внимания уделяется причинам износа, способам его измерения, факторам, влияющим на его интенсивность, и приемам ее уменьшения. Как следует из молекулярно-кинетических теорий адгезии, рассмотренных в гл. 8, механизм образования связей, их деформация и разрыв представляют собой диссипативный и, следовательно, необратимый процесс. Адгезия в свою очередь вызывает некоторое физическое разрушение поверхностей при трении. Это относится в полной мере к трению эластомеров по жесткому грубому контртелу. Однако имеются разные точки зрения относительно трения по гладкому контртелу [2]. Не следует считать, что истирание происходит только на грубых поверхностях, так как трение возникает как на грубых, так и на гладких поверхностях. Советские исследователи [1] показали, что при трении по гладким поверхностям возникает новый механизм истирания — посредством скатывания. Очень трудно определить истирание резины в условиях скольжения с малыми скоростями по гладкой поверхности. Однако можно предположить, что истирание сопровождает адгезию во всех случаях и на практике следует выбирать оптимальные условия для обеспечения максимальной адгезии и минимального износа. [c.224]

Согласно молекулярно-кинетической теории трения [6], сила трения эластиков по гладким поверхностям зависит от температуры Т, скорости скольжения V и выражается формулой [c.275]

Молекулярно-кинетическая теория трения [c.92]

Согласно молекулярно-кинетической теории трения, при условии ур кТ зависимость между силой трения и скоростью скольжения выражается уравнением (4.9). Это подтверждают данные рис. 4.9 [5]. [c.96]

При увеличении диапазона скоростей скольжения [22] линейная зависимость Р, Шив области скоростей скольжения 1 см мин и выше нарушается (рис. 4.11). Было сделано предположение, что константа трения с растет нелинейно при увеличении скорости скольжения более 1 см мин прежде всего вследствие того, что к величине силы трения, определяемой молекулярно-кинетической теорией, добавляется составляющая, зависящая от механизма потерь в самой резине. В области больших скоростей скольжения необходимо, кроме того, учитывать не только время оседлой жизни Т1 цепи полимера на твердой поверхности, согласно теории Бартенева, но и время Та, затрачиваемое на переход (самодиффузию) цепи из одного места контакта в другое [15]. [c.97]

Таким образом, сдвиг максимума зависимостей силы трения от скорости скольжения и температуры полностью соответствует принципу температурно-временной суперпозиции. Действительно, согласно уравнению (1.10) между временем релаксации и температурой существует зависимость, согласно которой большим температурам соответствуют меньшие времена релаксации. Но, как мы видели в молекулярно-кинетической теории, скорость скольжения полимеров [c.108]

При постоянной скорости скольжения и температуре основное уравнение молекулярно-кинетической теории трения (4.5) может быть преобразовано к виду [c.122]

При чистом граничном скольжении будет выражаться не уравнением (5.1), а уравнением (5.8). Это значит, что возникающие на границе скольжения касательные напряжения будут способствовать увеличению скорости скольжения. В этом случае мы имеем чисто внешнее трение полимеров в вязкоэластическом состоянии по твердым гладким поверхностям. Теория внешнего трения твердых полимеров смыкается, таким образом, с теорией пристенного скольжения. При дальнейшем развитии теории пристенного скольжения необходимо, следовательно, учитывать результаты, полученные молекулярно-кинетической теорией трения полимеров (см. гл. 4). [c.149]

Удельная сила пристенного трения линейно падает с ростом температуры согласно молекулярно-кинетической теории трения и теории пристенного скольжения. [c.154]

Здесь выясняется обстоятельство, ни в коем случае не компрометирующее схему Линдемана, но требующее весьма существенного уточнения в молекулярно-кинетической теории бимолекулярных реакций. Формула (IV, 4), применение которой к сравнительно несложным молекулам, претерпевающим бимолекулярный распад, было оправданным, оказывается неприменимой к бимолекулярному распаду сложных молекул. Эта формула выведена в предположении, что вся энергия сталкивающихся молекул является кинетической энергией их поступательного движения другими словами, вывод сделан при учете двух степеней свободы, т. е. без учета внз тренних степеней свободы. Поскольку все атомы в многоатомной молекуле находятся в состоянии колебательного движения, в химической кинетике оказалась весьма полезной модель молекулы как совокупность некоторого числа независимых осцилляторов . Если энергия может распределяться между осцилляторами многоатомной молекулы, то число молекул, обладающих на всех внутренних степенях свободы энергией, равной [c.157]

Молекулярно-кинетическая теория позволяет в принципе рассчитать для неассоциированных газов коэффициенты переноса (внутреннего трения, теплопроводности, диффузии) и устанавливает между ними количественную связь. При этом выбирается определенная модель взаимодействия между молекулами. [c.225]

Такая аналогия действительно имеет место. На ней, в частности, основываются попытки построения молекулярно-кинетической теории трения, в основе своей сходной с теорией течения вязких жидкостей - . В этой же связи представляет больщой интерес работа , в которой данные по скоростной зависимости коэффициента трения были получены при разных температурах и обработаны на основе принципа температурно-временной суперпозиции. Авторы получили очень хорошее согласие между частотной зависимостью динамических свойств и скоростной зависимостью коэффициента трения. В этой же работе развита оригинальная теория дискретного скольжения при трении резины по гладким поверхностям. По этой теории, скольжение резины осуществляется скачками. Скачки имеют место при нарушении местных адгезионных связей. В пе риод между скачками общее перемещение тела осуществляется за счет упругих деформаций элементов поверхностного слоя. Поскольку такие деформации в процессе скольжения происходят непрерывно и носят циклический характер, они также приводят к рассеянию энергии за счет гистерезиса, и, таким образом, показатель относительного гистерезиса входит множителем и в так называемую адгезионную компоненту скольжения. [c.477]

Нагревание всякого тела усиливает в нем молекулярное движение. Как описано в разд. 15-1, Лавуазье и Дальтон считали теплоту флюидом, который может быть извлечен из атомов в результате трения. Вопреки такой неправильной точке зрения теплота характеризует состояние движения молекул и атомов, которое ускоряется механическими силами трения, К таким выводам привели эксперименты, продемонстрировавшие эквивалентность механической работы и теплоты эти выводы получили дальнейшее подтверждение в кинетической теории газов, а впоследствии были распространены на молекулярную теорию жидкостей и твердых тел. [c.53]

Аналогия между основными соотношениями, получаемыми в моделях сетки и ожерелья , позволяет связать скорость образования и длительность существования узлов сетки с измеряемыми временами релаксации системы. Значение этого результата состоит еще и в том, что он дает основание при построении механических (или молекулярно-кинетических) моделей и теорий не только разбавленных, но и концентрированных растворов полимеров ограничиваться рассмотрением поведения единичной цепи, разбиваемой на динамические сегменты. Трение при движении каждого из этих сегментов в однородной среде, окружающей цепочку, моделирует не только сопротивление перемещению макромолекулы в низкомолекулярном растворителе, но и взаимодействие данной цепочки с остальными, с которыми она образует сетку флуктуационных контактов (физических взаимодействий любого типа). Конкретные особенности строения системы должны учитываться правильным выбором закона трения. В простейшем случае это может быть линейный закон Ньютона — Стокса, а для концентрированных растворов может вводиться некоторый постоянный или переменный эффективный коэффициент трения. Конкретная форма закона трения может быть либо -априорной, либо найденной из каких-либо физических соображений. Но в любом случае существует возможность рассматривать поведение отдельной макромолекулярной цени для моделирования проявления вязкоупругих (релаксационных) свойств любых полимерных систем, включая концентрированные растворы и расплавы полимеров. [c.298]

В заключение отметим, что, как следует из молекулярных теорий, в цепях с большими энергетическими барьерами внутреннего вращения [/о преодоление их — основная причина внутреннего трения. Поэтому цепочки с большим внутренним трением являются кинетически жесткими - в соответствии с введенной ранее терминологией. [c.49]

Таким образом, в высокоэластическом состоянии механические потери в самом полимере дают весьма малый вклад в силу трения которая в основном определяется рассеянием энергии в поверхностном молекулярном слое при многократных деформациях поверхностных полимерных цепей в процессе непрерывного разрушения и восстановления ван-дер-ваальсовых связей между полимерными цепями и твердой поверхностью металла, т. е. адгезионной составляющей силы трения, определяемой из молекулярно-кинетической теории трения по уравнению вида [c.377]

Таким образом, природа начальной силы трения резин, подвергнутых длительному предварительному контакту с металлом, является молекулярно-кинетической и до области перехода резины из высокоэластического состояния в стеклообразное может быть объяснена из теории [4]. [c.275]

Адгезионные теории объясняют трение молекулярным взаимодействием на площадках фактического контакта. Из этой группы теорий трения можно назвать теорию Томлинсона (1929), молекулярную теорию Дерягина [13.1] (1934) и теорию Боудена и Тейбора [13.2] (1933). К этой же группе можно отнести молекулярно-кинетическую теорию трения высокоэластических материалов Бартенева [10] (1954). Для твердых тел, находящихся в сцеплении, адгезионный механизм трения может быть связан как с рассеянием упругой энергии на молекулярных шероховатостях, так и с разрушением мостиков сварки. [c.359]

Эти ограничения применимости молекулярно-кинетической теории трения эластомеров подтверждаются экспериментальными исследованиями разных авторов. Согласно данной теории, при Т— = сопз1 сила трения должна линейно возрастать с увеличением логарифма скорости скольжения. Оказалось, что это верно лишь до определенных значений V, а при дальнейшем росте 1п о и Т сила трения резко уменьшается. [c.374]

Согласно молекулярно-кинетической теории, при u = onst сила трения F с понижением температуры увеличивается по линейному закону. Экспериментальная проверка показала, что это справедливо лишь в определенном интервале температур. При некотором значении температуры Тк сила трения резко падает. Эта температура, называемая критической, несколько выше температуры стеклования полимера. Понижение F с уменьшением температуры ниже критической Тц связано главным образом с резким увеличением модуля упругости, а следовательно, с уменьшением 5ф. Значение Г, можно рассчитать исходя из тех же соображений, которыми мы пользовались при расчете критической скорости скольжения. При и = onst с понижением температуры время оседлой жизни Т] практически остается постоянным, но зато значительно увеличивается время процесса самодиффузии сегментов цепей Т2, в результате [c.375]

Исходные уравнения в переменных скорость, давление. Начальные и граничные условия. Течение вязкой жидкости с ньютоновским законом трения без упрощающих предположений, которые при малой вязкости связаны с упоминавшимися выше в гл. 5 приблин ениями пограничного слоя, а при большой вязкости — с приближением Стокса, онисывается уравнениями Навье — Стокса. Вывод уравнений Навье — Стокса мон5ет быть сделан либо феноменологическим путем на основе известных постулатов Стокса (см., например, [191, [24], [25]), либо на основе молекулярно-кинетической теории [26]. Для однородной несжимаемой вязкой жидкости система уравнений Навье — Стокса имеет вид [c.165]

Особую роль играет дисперсность частиц при их седиментации в аэрозолях. Возможность приложения закона Стокса к аэрозолям лн.митнруется требованием сплошности среды, при нарушении которой законы гидродинамики неприменимы. В аэрозолях среду можно считать сплошной, ссли размер частиц значительно превышает средиий свободный пробег молекул газообразной среды. При этом условии частица взаимодействует со множеством молекул среды. При нормальны.х условиях длина свободного пробега молекул в воздухе составляет около 0.1 мкм Закон Стокса (/ тр а) в этом случае удовлетворительно описывает движение частиц радиусом более 5 мкм. Если же длина свободного пробега молекул значительно больше размера частицы, последняя будет находиться в тех же условиях, что и отдельные молекулы газа. Среда по отношению к частице оказывается дискретной, и на движение частицы распространяютс5[ законы молекулярно-кинетической теории, которая устанавливает пропорциональность силы трения квадрату радиуса частицы (/ тр /" ). Такая зависимость соблюдается для частиц радиусом 0,001 мкм ( 1 нм) в воздухе при нормальных условиях. [c.230]

Таким образом, молекулярно-кинетическая теория трения объясняет, как мы видим, многие экспериментальные результаты. И все же она не является общей теорией трения, так как не позволяет объяснить фрикционные свойства эластиков в области низких температур [10], а также экспериментальные данные Гроша [24], Балджина [14] и других исследователей [25—27], получивших зависимости F v) с максимумом. Иными словами, молекулярнокинетическая теория верна в области относительно большой подвижности молекулярных цепей. В этом случае вполне понятным было одно из ее основных положений, согласно которому число кинетических единиц или площадь молекулярного контакта постоянны. [c.100]

Критерием применимости уравнения (4.30) является условие ь юо >1, т. е. случай, когда скорость скольжения ь превышает скорость разрыва молекулярных связей при отсутствии силы сдвига. Уравнение (4.30) при vlvг < 1 аналогично уравнению (4.9), вытекающему из молекулярно-кинетической теории трения. [c.104]

Молекулярно-кинетическая теория внешнего трения вы-сокоэлэстических полимеров [5] исходит из предположения, что механизм перескоков цепей полимера по твердой поверхности аналогичен тепловому движению молекул в жидкостях. Время между перескоками, характеризующее молекулярную подвижность, согласно Френкелю, можно выразить [c.135]

Был исследован также характер зависимости / (Г) при скольжении невулканизированного каучука юропрен. На рис. 5.5 представлены зависимости / (Т) при различных нормальных нагрузках. Как видно из рисунка, наблюдаются довольно хорошие прямые. Линейные зависимости / (Г) могут быть теоретически интерпретированы зависимостью (4.9), вытекающей из молекулярно-кинетической теории трения. Зависимость тангенса угла наклона прямых f (Т) указывает на изменение молекулярного контакта полимера с твердой поверхностью, вызванного изменением давления. [c.152]

Внутренние силы в конечном счете складываются из сил сцепления и отталкивания, действуЮ1пих между люлекулами, коллоидными и микроскопическими частицами, составляющими тела. Связь этих сил с обычны.ми. механическими силами в большинстве случаев имеет весьма сложный характер. Она выяснена достаточно полно только для наиболее простых и однородных тел. Так мо-лекулярно-кинетическая теория позволяет вычислить давление и внутреннее трение разреженных газов, исходя из величины массы молекул и температуры. Что же касается реальных твердых тел, то теория еще не в состоянии в полной мере связать молекулярно-кинетические свойства с механическими. Это объясняется сложностью строения реальных тел и влиянием ряда факторов, которые не учитываются теорией. Для примера укажем на техническую прочность кристаллов. Она в десятки и сотни раз меньше теоретической. А. Ф. Иоффе [3] показал, что это зависит от образования микротрещин, по которым идет разрушение кристаллов под нагрузкой. Еще меньше воз.можностей для вычисления внутренних механических сил дают молекулярно-кинетические теории аморфных тел и дисперсных систем. В самые последние годы достигнуты некоторые успехи в области теории механических свойств таких тел, но они еще далеки от своего завершения. Пока мы вынуждены ограничиваться лишь частными законо.мерностями, связывающими отдельные механические свойства тел со свойствами их молекул и частиц. Некоторые из этих зависимостей рассмотрены ниже. [c.21]

Егер пытался объяснить вязкость жидкостей тем, что в резуль-тате молекулярно-кинетического движения молекулы переносятся из одного слоя жидкости в дрзтой. Вследствие этого во время течения возникает стремление выровнять скорости сдвига в слоях, что воспринимается как внутреннее трение. Так как с повышением температуры перенос молекул возрастает, то из теории Егера следует, что вязкость должна повышаться с увеличением температуры. Для газов такая зависимость действительно наблюдается, но вязкость жидкостей падает с увеличением температуры. Непосредственное применение представлений о переносе движения молекул газов для объяснения поведения жидкостей приводит к результатам, противоречащим опыту. Тем не менее молекулярно-кинетическая теория газов была плодотворно использована А. Д. Гольдгаммером и некоторыми другими авторами при выводе уравнения А. И. Бачинского [94, 95]. Н. Герасимов считает, что теория вязкости жидкостей должна базироваться на теории реальных газов [89]. [c.134]

Теория Бики . Основная идея, положенная в основу этой теории, состоит в том, что движение молекул (и молекулярно-кинетических единиц течения — сегментов) должно быть кооперативным. Это означает, что движение одной макромолекулы не может происходить, если в это движение не окажутся втянутыми другие макромолекулы, т. е. движущаяся молекула неизбежно увлекает за собой другие. Тормозящая сила, возникающая при движении и определяющая вязкость, зависит поэтому не только от сопротивления движению единичной макромолекулы, но и от суммы потерь на трение всех макромолекул, участвующих в движении. [c.186]

Возникновение искр при ударе можно объяснить с позиций молекулярно-механической теории трения, так как существенная часть кинетической энергии расходуется на преодоление сопротивления усилию сдвига, возникающему между соударяемыми телами [124, 125]. Согласно этой теории, два твердых тела, приведенных в соприкосновение, контактируют друг с другом лишь микровыступами их поверхностей, высота которых даже для тщательно полированной плоскости составляет не менее ста ангстрем [125]. При скольжении одного из этих тел относительно другого энергия трения превращается главным образом в теплоту, которая концентрируется в точках их дискретного контакта. [c.145]

В отличие от гидродинамической теории диффузии, кинетическая теория стремится объяснить молекулярный механизм этого процесса, а представление о коэффициенте молекулярной диффузии складывается на основе относительно простой модели жидкого состояния, исходя из теории абсолютных скоростей реакций [9]. Согласно этой теории предполагается, что механизм активации в процессе диффузии аналогичен механизму активадаи в процессе внутреннего трения, при этом устанавливается связь между энергией активации молекул и внутренней энергией испарения. [c.791]

Теория молекулярного взаимодействия. Томлинсон в 1929 г. и Хардк в 1936 г. установили зависимость между силой трения и диссипацией энергии, когда атомы одного материала выхватывают в результате взаимодействия атомы другого материала с поверхности контртела. Впоследствии было показано, что адгезионное трение обусловлено молекулярно-кинетическими процессами разрушения связей, при которых энергия рассеивается в циклах растяжения, при разрыве и релаксации поверхностных и подповерхностных мо-леку.л (см. гл. 8). [c.23]

Внутреннее трение, или кинетическая жесткость, приводит к глубокому изменению релаксационных свойств локальных и крупномасштабных движений полимерной цепи. Как видно из (VII.39), независимо от конкретного вида диагональных элементов матрицы внутреннего трения фр действительная часть 5i(oj) комплексной характеристической вязкости стремится к конечному пределу в высокочастотной области дисперсии 60 Конкретный вид матрицы внутреннего трения определяет молекулярно-массовую зависимость высокочастотного предела [tj] o. В работе [75] молекулярно-массовая зависимость [т ] проанализирована для различных механизмов внутреннего трения. В частности, показано, что внутреннему трению, связанному с близкодействием отвечает независимый от молекулярной массы высокочастотный предел характеристической вязкости [т ] . Напротив, внутренняя вязкость,связанная с возникновением дополнительных диссипативньк потерь при взаимодействии между удаленными по цепи сегментами, приводит к определенной зависимости [т ] от молекулярной массы полимера. Эксперимент [99] скорее свидетельствует в пользу близкодействующего механизма внутренней вязкости. Существуют и другие модели полимерной цепи, объясняющие существование высокочастотного предела [i ]oo [230, вторая ссылка], однако, во всех теориях рассчитанная величина [tj]o на порядок меньше экспериментальной. [c.215]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология