Читать онлайн «Исследование температурной зависимости коэффициента вязкости жидкости. Методические указания к лабораторной работе»

Министерство образования Российской Федерации Ростовский государственный университет Физический факультет А. П. Землянов, А. М. Войткевич, Ю. А. Захаров Исследование температурной зависимости коэффициента вязкости жидкости Методические указания к лабораторной работе для студентов дневного и вечернего отделений Ростов-на-Дону 2003  2 Печатается по решению методической комиссии физического факультета Ростовского государственного университета Протокол №________________ от ____________________ Авторы: Землянов А. П. , доцент кафедры общей физики физического факультета РГУ Войткевич А. М. , студент 2 курса физического факультета РГУ Захаров Ю. А. , студент 2 курса физического факультета РГУ, лаборант  3 1. Кинетическая теория вязкости жидкости Простая теория вязкости, развитая для газов и основанная на предположении, что вязкость обусловлена переносом в газе количества движения, является несправедливой для жидкостей. Действительно, согласно вышеупомянутой теории, вязкость газов растет пропорционально Т1/2, в то время как вязкость жидкости уменьшается с ростом температуры. Такое несоответствие связано с различным характером движения молекул газа и жидкости. В случае газа молекулы большую часть времени движутся равномерно и прямолинейно, так что количество движения их остается постоянным, при таких условиях сглаживание различия в макроскопическом движении соседних слоев (или элементов объема) можно трактовать как результат перемешивания молекул с различными макроскопическими скоростями. В случае жидкости количество движения атомов или молекул не остается постоянным даже приблизительно (как в случае газов), но быстро колеблется в связи с колебаниями частицы около положения равновесия. Поэтому для объяснения вязкости жидкости необходима другая модель, учитывающая наличие значительных сил притяжения и отталкивания, имеющих место в жидкости. Физическая модель Потенциальная энергия одного из атомов при перемещении из исходного положения в новое должна изменяться по кривой, представленной на рис. 1, т. е. кривой, имеющей вид «потенциального барьера», отделяющего друг от друга две эквивалентные потенциальные ямы. Атом или молекула, находящиеся в равновесном положении А (либо В), участвуют в колебательном движении. Переход молекул из одного равновесного состояния (А) в другое (В) можно рассматривать как последовательность двух актов: 1) «испарение» из исходного  4 положения (А) в промежуточное (С), связанное с увеличением свободной энергии всего комплекса из самой молекулы и ее окружения на величину ∆W – энергию активации, и 2) «конденсация» из промежуточного положения (С) в новое положение равновесия (В), с практически мгновенным сбрасыванием избыточной кинетической энергии, в которую при этом переходит энергия активации.